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分布定数回路

索引 分布定数回路

分布定数回路(ぶんぷじょうすうかいろ、ぶんぷていすうかいろ)は、回路素子が有限の個数で集中することなく、無限に分布している回路である。例えば1mあたり100pFの静電容量を持つ同軸ケーブルがあったとする。これは、10cmあたり10pFでもあり、1cmあたり1pFでもある。非常に小さな容量のコンデンサが無限に分布していると考えられ、これを分布定数回路と言う。インダクタで考えても同様である。 ケーブルのように一様な形状・電気特性の箇所にケーブルの長さよりも十分に波長が短くなるような高周波の交流信号が加えられ、ケーブルの全体にわたって電圧・電流分布が均一であるとみなせないような状況の下での振る舞いを取り扱う。対義の概念は集中定数回路(しゅうちゅうじょうすうかいろ)である。 特性を表すためにSパラメータを用いることが多い。.

21 関係: 偏微分方程式同軸ケーブル定常波定在波比周波数アナログ回路インピーダンス整合インダクタスミスチャートスタブ (回路)商用電源回路CPU素子特性インピーダンス静電容量高周波回路集中定数回路送電Sパラメータ波長

偏微分方程式

偏微分方程式(へんびぶんほうていしき、partial differential equation, PDE)は、未知関数の偏微分を含む微分方程式である。.

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同軸ケーブル

同軸ケーブル(どうじくケーブル、Coaxial cable)とは、電気通信に使われる被覆電線の一種。略称はcoax。断面は同心円を何層にも重ねたような形状である。主に高周波信号の伝送用ケーブルとして無線通信機器や放送機器、ネットワーク機器、電子計測器などに用いられている。.

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定常波

振動していない赤い点が節。節と節の中間に位置する振幅が最大の場所が腹。波形が進行しない様子がわかる。 定常波(ていじょうは、standing waveまたはstationary wave)とは、波長・周期(振動数または周波数)・振幅・速さ(速度の絶対値)が同じで進行方向が互いに逆向きの2つの波が重なり合うことによってできる、波形が進行せずその場に止まって振動しているようにみえる波動のことである。定在波(ていざいは)ともいう。.

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定在波比

定在波比 (ていざいはひ、SWR: Standing Wave Ratio) は、交流の伝送線路における進行波と反射波の関係を示す数値であり、主として高周波で有用な概念である。 電圧の比を扱うことが多く、この場合は特に電圧定在波比 (VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) と呼ばれる。VSWRはVSと俗称されることがある。 無線通信で送信を行う際にはアンテナの定在波比の測定が必須と言える。 定在波は、周波数に対してどれだけの物理的大きさを持っているかによりその発生量が決まる。回路の大きさが相対的に大きい場合は、その位相変化が無視できなくなるためである。周波数が極端に低い(50Hzもしくは60Hz)商用電源でも伝送線路網が何千キロにもなる場合、相対的に波長に比べ線路が長くなり位相の変換が無視できなくなりVSWRが高くなる可能性がある。 本項では狭義の定在波比として、給電線と空中線 (アンテナ) の関係について解説している。 給電線を伝送線路、アンテナを電子部品に置き換えて考えてよい。SWR.

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周波数

周波数(しゅうはすう 英:frequency)とは、工学、特に電気工学・電波工学や音響工学などにおいて、電気振動(電磁波や振動電流)などの現象が、単位時間(ヘルツの場合は1秒)当たりに繰り返される回数のことである。.

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アナログ回路

アナログ回路(アナログかいろ)は、連続的に変化する電気信号を取り扱う電子回路である。これに対してデジタル回路は有限個の信号レベル(通常2つ)しか持たない信号を扱う。「アナログ」という言葉は、信号とその信号を実際に表している電圧や電流が比例関係にあることを意味している。「アナログ」の語源はギリシャ語の ανάλογος (analogos) で、「比例」を意味する。.

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インピーダンス整合

インピーダンス整合(インピーダンスせいごう、impedance matching)とは、一例としては電気信号の伝送路において、送り出し側回路の出力インピーダンスと、受け側回路の入力インピーダンスを合わせることである。概念として、より広く力学一般に、音響その他の振動系に拡張できる。損失なく最大の効率で伝送を行うために、また特に高周波では整合がとれていない接続部分で反射が起きるため、整合するよう設計しなければならない。.

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インダクタ

インダクタ(inductor、インダクション・コイル)は、流れる電流によって形成される磁場にエネルギーを蓄えることができる受動素子であり、一般にコイルによってできており、コイルと呼ばれることも多く、当記事内でも両方の呼び方を使う。蓄えられる磁気エネルギーの量はそのインダクタンスで決まり、単位はヘンリー (H) である。一般に電線を巻いた形状をしており、何回も巻くことでアンペールの法則に従いコイル内の磁場が強くなる。ファラデーの電磁誘導の法則に従い、コイル内の磁界の変化に比例して誘導起電力が生じ、レンツの法則に従い、誘導電流は磁界の変化を妨げる方向に流れる。インダクタは交流電流を遅延させ再形成する能力があり、時間と共に電圧と電流が変化する電気回路の基本的な部品となっている。英語では「チョーク」とも呼ぶが、これは用途から来た語である(チョークコイル)。 数式や回路図ではLで示される。Lは、レンツの法則のハインリヒ・レンツに由来すると考えられている。電磁誘導による起電力や磁力線を利用するための電力機器のコイルの電線は巻線と呼ばれる。古くは「線輪」とも呼ばれた。.

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スミスチャート

ミスチャート(データは未記入) 実用チャートでは外囲に波数比の目盛りがつく スミスチャート(Smith chart)とは、電子工学において伝送路のインピーダンス整合を設計する際に用いられる、複素インピーダンスを示す円形の図表である。1939年にRCAのエンジニアでアマチュア無線家(コールサイン 1ANB)でもあるフィリップ・スミスにより発明されたとされる。発明の理由をスミス氏は「計算尺が使えるようになった頃から、数学的な関係を図で表現することに興味を持っていた」と説明した。スミスの提案の2年前、日本無線電信株式会社の水橋東作は1937年(昭和12年)に発表した論文中第1図で、「反射係数\gammaのZ_(及Z_)に対する円線図」という正規化インピーダンスに対するスミスチャートと等価の計算図表を提案し、この「便利な図」を用いてグラフィカルにインピーダンスの計算ができることを示した。このため日本国内では、スミスチャートは水橋チャートまたは水橋-スミスチャートと呼称するのが妥当であるとの意見が存在する。 スミスチャートの基本は次の式で示される。 \Gammaは複素反射係数(散乱係数sまたはs_とも呼ばれる)、z_Lは伝送路の負荷の正規化インピーダンスで、Z_L/Z_0に等しい。ここで、 である。 この図自体は複素平面であり、水平軸は複素反射係数の実数部、垂直軸は虚数部を表す。また、各円上はインピーダンスの実数(抵抗)成分が一定、上下に曲がった曲線上(実は円弧)はインピーダンスの虚数(リアクタンス)成分が一定である。図の中心は負荷と伝送線路が整合された場合に対応する。図の周囲は100%の反射に対応し、周囲に書かれた角度は反射係数の位相を0から180度(半波長)で示す。 インピーダンスではなくアドミタンスを表すスミスチャートをアドミタンスチャートと言う。アドミタンスチャートはスミスチャートを180度回転して作成される。スミスチャートにアドミタンスチャートを重ね合わせたものをイミタンスチャートと言う。 コンピュータの時代になり、紙のスミスチャートが問題を解くために使われることは少なくなったが、高周波の複素インピーダンスを直感的にわかるかたちで示す方法として、非常に有用な方法である。また、電磁気学(特に電波工学)を学ぶ学生には、通常はこの図表を用いた演習問題が課されており、依然として重要な教育手段である。 ネットワークアナライザと呼ばれる計測器では、スミスチャートの形で結果を表示する。ネットワークアナライザは、現代の高周波回路の設計に欠かせない計測器である。.

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スタブ (回路)

電気工学におけるスタブ(Stub)とは高周波回路において伝送線路に並列に接続される分布定数線路である。名称は、伝送線路から枝分かれしている様子が切り株(Stub)のようにみえることによる。 分布定数線路では、終端負荷と、線路長の波長に対する比により、入力端から見てキャパシタになったりインダクタになったりするため、高周波回路でインピーダンスマッチングをおこなうためのコンデンサやコイルの代わりとして用いられる。 終端負荷の種類により、先端が開放しているものはオープンスタブ(Open stub)、先端が短絡しているものはショートスタブ(Short stub)と呼ぶ。 実装上の観点では、低い周波数では形状が大きくなる事から、数GHz以上のプリント基板上に構成される事が多い。 またアマチュア無線家のアンテナ製作で、マッチングを取るための方法として知られている。.

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商用電源

商用電源(しょうようでんげん)とは、電力の製造(発電)と販売(送電・配電)を業とする者、すなわち電力会社から電力消費者に届けられる電力および電力を電力消費者に届ける(供給する)ための設備一般の総称である。電力が商取引対象とされることからの名称であり、電力消費者の電力使途からの総称ではない。 一般には商用電源=AC電源(エーシーでんげん)と称されることも多い。これは今日、電力会社から一般的な電力消費者、すなわち一般家庭などに供給される電力が交流(Alternating Current)であることからきている。しかし電力会社から電力消費者への電力供給は直流(Direct Current)であってもよく、事実日本でも直流による供給がなされているところがあるため、本来、同義にはならない。.

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回路

回路(かいろ)は、エネルギー・物質などが出て、再び元の場所に戻るまでの道筋のこと。.

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CPU

Intel Core 2 Duo E6600) CPU(シーピーユー、Central Processing Unit)、中央処理装置(ちゅうおうしょりそうち)は、コンピュータにおける中心的な処理装置(プロセッサ)。 「CPU」と「プロセッサ」と「マイクロプロセッサ」という語は、ほぼ同義語として使われる場合も多いが、厳密には以下に述べるように若干の範囲の違いがある。大規模集積回路(LSI)の発達により1個ないしごく少数のチップに全機能が集積されたマイクロプロセッサが誕生する以前は、多数の(小規模)集積回路(さらにそれ以前はディスクリート)から成る巨大な電子回路がプロセッサであり、CPUであった。大型汎用機を指す「メインフレーム」という語は、もともとは多数の架(フレーム)から成る大型汎用機システムにおいてCPUの収まる主要部(メイン)、という所から来ている。また、パーソナルコンピュータ全体をシステムとして見た時、例えば電源部が制御用に内蔵するワンチップマイコン(マイクロコントローラ)は、システム全体として見た場合には「CPU」ではない。.

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素子

素子(そし).

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特性インピーダンス

特性インピーダンス(とくせいインピーダンス、characteristic impedance、surge impedance)は、一様な伝播媒体を用いて交流電気エネルギーを伝達するときに伝播媒体中に発生する電圧と電流、あるいは電場と磁場の比である。一般には交流を伝送する分布定数線路および電磁波の媒体(真空及び誘電体)での概念である。 以下では、電気電子工学の慣例に従い、虚数単位として j を用いる。\omega.

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静電容量

静電容量(せいでんようりょう、)は、コンデンサなどの絶縁された導体において、どのくらい電荷が蓄えられるかを表す量である。電気容量(でんきようりょう、)、またはキャパシタンスとも呼ばれる。.

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高周波回路

周波回路(こうしゅうはかいろ)は、広義の定義として『電気回路の一種で、集中定数回路では扱えず、分布定数回路として扱う回路』、或いは『電子部品が高周波で動作するとき、低周波で設計した場合の動作と一致しないような回路』のことである。 なお、最近の製品では、部品の小型化やIC化により集中定数での実現が一般的になってきており、数GHzで動作する回路であっても分布定数がほとんど使われないため、後者の定義となる。 無線機の回路の場合は、マイク~変調入力、検波出力~スピーカの回路を低周波回路と呼び、それ以外のアンテナまでの回路を高周波回路と呼ぶ。.

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集中定数回路

集中定数回路(しゅうちゅうていすうかいろ、しゅうちゅうじょうすうかいろ)は、取り扱う周波数の波長よりも十分小さい形状の電子部品や十分短い配線長で構成され、かつ、部品間の配線のインピーダンスが無視できるほど小さい回路である。 信号が伝播する遅延時間が無視できるほど小さいものと考えられるので、分布定数回路と区別している。 VHF以上の回路では、集中定数回路とされるものであっても、実際には集中定数と分布定数が複合した状態となっているので、設計には特別な配慮が必要である。.

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送電

送電(そうでん、英:electric power transmission)とは、.

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Sパラメータ

Sパラメータ(Scattering parameters)とは、高周波電子回路や高周波電子部品の特性を表すために使用される回路網パラメータのひとつ。散乱行列(S行列)または散乱パラメータとも呼ばれる。回路網の通過・反射電力特性を表現する。.

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波長

波長(はちょう、Wellenlänge、wavelength)とは、空間を伝わる波(波動)の持つ周期的な長さのこと。空間は3次元と限る必要はない。 正弦波を考えると(つまり波形が時間や、空間の位置によって変わらない状態)、波長λには、 の関係がある。 \begin k \end は波数、 \begin \omega \end は角振動数、 \begin v \end は波の位相速度、 \begin f \end は振動数(周波数)である。波数 \begin k \end は k.

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