電路分析第11章：二端口網(wǎng)絡(luò)

第11章二端口網(wǎng)絡(luò)

11.1二端口網(wǎng)絡(luò)11.2二端口網(wǎng)絡(luò)的方程與參數(shù)11.3二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路11.4二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗11.5二端口網(wǎng)絡(luò)的連接11.1二端口網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)分析中常常遇到的問題是要求網(wǎng)絡(luò)中某一條支路的電壓或電流，這時(shí)可將該支路從網(wǎng)絡(luò)中抽出，而將網(wǎng)絡(luò)的其余部分視為一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用戴維南定理或諾頓定理可將該二端網(wǎng)絡(luò)用它的戴維南等效電路或諾頓等效電路等效，從而把原電路簡化為一個(gè)單回路電路或單節(jié)偶電路，從中可很方便地求出所要求的支路電壓或電流。根據(jù)基爾霍夫電流定律上述二端網(wǎng)絡(luò)中，從一個(gè)端子流入的電流一定等于從另一個(gè)端子流出的電流，故稱這兩個(gè)端子構(gòu)成了一個(gè)端口。因此，二端網(wǎng)絡(luò)又可稱為單端口網(wǎng)絡(luò)。

變壓器、濾波器、放大器等電路是網(wǎng)絡(luò)分析中經(jīng)常遇到的一些電路，它們均可用圖11-1所示的具有四個(gè)端子的網(wǎng)絡(luò)表示。一般情況下，這些電路在網(wǎng)絡(luò)中用于完成信號(hào)或能量傳輸?shù)墓δ?，通常?-1′一對(duì)端子為輸入端對(duì)，

2-2′一對(duì)端子為輸出端對(duì)。由于外電路從這兩對(duì)端子處接入，從任意端對(duì)的一個(gè)端子流入的電流一定與該端對(duì)的另一個(gè)端子流出的電流相等，因此這樣的一對(duì)端子構(gòu)成一個(gè)端口，因此這類網(wǎng)絡(luò)可稱為二端口網(wǎng)絡(luò)。圖11-1二端口網(wǎng)絡(luò)

二端口網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能比較簡單，也可能十分復(fù)雜，但在網(wǎng)絡(luò)分析時(shí)，通常關(guān)心的不是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而是端口上的電壓、電流關(guān)系。這種關(guān)系可用一些參數(shù)來表示。這些參數(shù)只取決于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的元件及其連接方式。當(dāng)這些參數(shù)確定了，二端口網(wǎng)絡(luò)端口的電壓、電流關(guān)系也就知道了，利用這些電壓、電流關(guān)系就可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析計(jì)算。11.2二端口網(wǎng)絡(luò)的方程與參數(shù)11.2.1Z參數(shù) 由于Z參數(shù)可在輸入或輸出端口開路時(shí)確定，因此，Z參數(shù)也稱為開路阻抗參數(shù)。11.2.2Y參數(shù)由于Y參數(shù)可在輸入或輸出端口短路時(shí)確定，因此Y參數(shù)也稱為短路導(dǎo)納參數(shù)。11.2.3H參數(shù) 在H參數(shù)中，由于有的參數(shù)的量綱為阻抗、有的為導(dǎo)納、還有的無量綱，因此，這H參數(shù)是一種混合參數(shù)。

11.2.4A參數(shù)

A參數(shù)也屬于混合參數(shù)，但工程上常稱A參數(shù)為(正向)傳輸參數(shù)。11.2.5各種參數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 二端口網(wǎng)絡(luò)的各種參數(shù)是從不同的角度，對(duì)同一二端口網(wǎng)絡(luò)外部特性的描述。因此，各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間必然存在內(nèi)在的聯(lián)系，可從一種參數(shù)推算出其他各種參數(shù)（只要參數(shù)是存在的），這種推算不難從參數(shù)的基本方程得出。

確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的常用方法有如下3種： （1）利用二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的物理含義直接求解； （2）利用網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)孔方程、回路方程或節(jié)點(diǎn)方程，消去方程中的非端口變量得到二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)方程，參數(shù)方程的系數(shù)即為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

（3）先求出一種易于求取的二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，利用二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間的變換關(guān)系，通過變換求得所要求的參數(shù)。11.3二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路

等效變換是網(wǎng)絡(luò)分析中最主要的方法之一。從第七章可知：任何復(fù)雜的線性無源單口網(wǎng)絡(luò)的外部特性都可用一個(gè)等效阻抗或?qū)Ъ{來表征；同樣地，任何線性無源二端口網(wǎng)絡(luò)的外部特性既然可以用3個(gè)參數(shù)確定，那么只要找到一個(gè)由3個(gè)阻抗或?qū)Ъ{組成的簡單二端口網(wǎng)絡(luò)，

如果這個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)與原二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)相同，則這兩個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)的外部特性也就完全相同，也即它們是等效的。由3個(gè)阻抗或?qū)Ъ{組成的二端口網(wǎng)絡(luò)可能有Τ形網(wǎng)絡(luò)和Π形網(wǎng)絡(luò)兩種形式。11.4二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗

二端口網(wǎng)絡(luò)常用于信號(hào)或能量的傳輸，為了使負(fù)載阻抗能獲得盡可能大的有功功率，要求二端口網(wǎng)絡(luò)接電源和負(fù)載后，輸入端口和輸出端口的等效阻抗分別與電源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗匹配。

若有兩個(gè)阻抗Zc1和Zc2，使當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)的輸出端口接負(fù)載ZL=Zc2時(shí)，輸入端口的等效阻抗Zin=Zc1；當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口接內(nèi)阻ZS=Zc1的電源時(shí)，輸出端口的等效阻抗Zout=Zc2，則分別稱Zc1和Zc2為二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出特性阻抗。11.5二端口網(wǎng)絡(luò)的連接

在網(wǎng)絡(luò)分析中，常常將一個(gè)復(fù)雜的二端口網(wǎng)絡(luò)看成若干個(gè)相對(duì)簡單的二端口網(wǎng)絡(luò)按某種方式連接而成。二端口網(wǎng)絡(luò)可按多種不同方式相互連接，主要的連接方式有：級(jí)聯(lián)、串聯(lián)和并聯(lián)3種。