二端口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù).ppt

1、雙端口網(wǎng)絡(luò)是微波系統(tǒng)最基本的類型，其中阻抗參數(shù)、導(dǎo)納參數(shù)、傳輸參數(shù)和散射參數(shù)是最常用的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。其中，阻抗參數(shù)Z和導(dǎo)納參數(shù)Y最容易與集總參數(shù)電路連接，傳遞參數(shù)A便于級聯(lián)操作，散射參數(shù)S便于與微波測量直接連接。1，1阻抗參數(shù)z，設(shè)參考平面T1的電壓和電流分別為U1和I1，參考平面T2的電壓和電流分別為U2和I2，連接T1和T2的廣義傳輸線的特征阻抗分別為Ze1和Ze2?，F(xiàn)在把I1和I2作為自變量，U1和U2作為因變量。對于線性網(wǎng)絡(luò)，U1=Z11I 1 Z12I 2 U2=Z21I 1 Z2I 2，阻抗參數(shù)Z，雙端口網(wǎng)絡(luò)，阻抗參數(shù)Z，以矩陣形式寫成：=，或縮寫為：U=ZI，每個(gè)阻抗參數(shù)的定義如下：

2、當(dāng)T2開放時(shí)，將阻抗從端口“2”轉(zhuǎn)移到端口“1”，阻抗參數(shù)Z，當(dāng)T2開放時(shí)，將阻抗從端口“1”轉(zhuǎn)移到端口“2”，當(dāng)T2開放時(shí)，將端口“2”的輸入阻抗轉(zhuǎn)移到端口“2”，對于互易網(wǎng)絡(luò)，Z12 對于無損耗網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)每個(gè)端口的電壓和電流被歸一化為它們自己的特征阻抗時(shí)，有：阻抗參數(shù)Z，可以通過代入和排序得到，其中，1和2導(dǎo)納參數(shù)Y。在上述兩端口網(wǎng)絡(luò)中，以U1和U2為自變量，以I1和I2為因變量，可以得到另一組方程3360 I1=Y11U 12U 2 I2=Y21U 12U 2。 簡寫為Z=YI，導(dǎo)納參數(shù)Y，其中Y為雙端口網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納矩陣，各參數(shù)的物理意義為：端口“1”的輸入導(dǎo)納，T2短路時(shí)從端口“2”到端口

3、“1”的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納，T1短路時(shí)從端口“1”到端口“2”的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。Y11和Y22是端口1和端口2的自電導(dǎo)，而Y12和Y21是端口1和端口2的互導(dǎo)納。對于互易網(wǎng)絡(luò)，Y12=Y21，對于對稱網(wǎng)絡(luò)，Y11=Y22，歸一化參數(shù)，導(dǎo)納參數(shù)y，歸一化表達(dá)式i=，其中=，對于同一個(gè)端口網(wǎng)絡(luò)，阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣具有以下關(guān)系，其中，它是單位矩陣，1和3傳遞參數(shù)a，傳遞矩陣也稱為矩陣，這在研究網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)特性時(shí)特別方便。在上述兩端口網(wǎng)絡(luò)中，如果端子和端口“2”的電壓U2和電流-I2被用作獨(dú)立變量，并且端口“1”的電壓U1和電流I1被用作因變量，則可以獲得以下線性方程3360，U1=a11 U2 a12(-I2)I1=

4、a21 U2 a22(-I2)，因?yàn)殡娏鱅2的正方向在圖中示出，并且網(wǎng)絡(luò)偏移。這一規(guī)定在實(shí)踐中更為方便。將傳遞參數(shù)a寫成矩陣形式，則有：其中a稱為傳遞矩陣，矩陣中各參數(shù)的物理意義如下：表示T2開路時(shí)的電壓傳遞參數(shù)，T2短路時(shí)的傳遞阻抗，傳遞參數(shù)a，表示T2開路時(shí)的傳遞導(dǎo)納，T2短路時(shí)的電流傳遞參數(shù)。如果網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)端口的電壓和電流被標(biāo)準(zhǔn)化為它們自己的特征阻抗，那么、參數(shù)A的性質(zhì)可以從阻抗參數(shù)或?qū)Ъ{參數(shù)的性質(zhì)中導(dǎo)出：對于互易網(wǎng)絡(luò)，傳輸參數(shù)A:A11a 2-A12a 21=A11a 22-A12a 21=1對于對稱網(wǎng)絡(luò)，A11=A2A11=A22對于無損網(wǎng)絡(luò)，A12，a21/a12，A21是虛數(shù)，A

5、11，A22/a11對于如下圖所示的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)，傳輸參數(shù)A，雙端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)，傳輸參數(shù)A，那么對于N個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)，也是如此當(dāng)雙端口網(wǎng)絡(luò)的輸出端口參考平面連接任意負(fù)載時(shí)，使用A計(jì)算輸入端口參考平面上的輸入阻抗和反射系數(shù)非常方便，如下圖所示。 參考平面T2的電壓U2和電流I2之間的關(guān)系為，而參考平面T1的輸入阻抗為：當(dāng)雙端口網(wǎng)絡(luò)以負(fù)載端接時(shí)，傳輸參數(shù)A也具有：對于歸一化網(wǎng)絡(luò)，而輸入反射系數(shù)為：1，4散射參數(shù)S。上面討論的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)矩陣和它們所描述的微波網(wǎng)絡(luò)都基于電壓和電流的概念，因?yàn)樵谖⒉ㄏ到y(tǒng)中，另外，這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量需要開路或短路，這在微波頻率下也難以實(shí)現(xiàn)。然而，在源匹配的情況下，駐

6、波系數(shù)、反射系數(shù)和功率總是可以測量的，即入射波和反射波的相對幅度和相對相位可以在連接到網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)分支傳輸系統(tǒng)的端口參考平面上測量；散射矩陣是基于入射波關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)矩陣。散射參數(shù)s，雙端口網(wǎng)絡(luò)的入射波和反射波，散射參數(shù)s，s參數(shù)的定義考慮雙端口網(wǎng)絡(luò)，如上圖所示。Ai定義為入射波電壓的歸一化值u i，其有效值的平方等于入射波功率；Bi定義為反射波電壓的歸一化值u-i，其有效值的平方等于反射波功率。也就是說，端口1的歸一化電壓和歸一化電流可以表示為u1=a1 b1 i1=a1-b1，以及散射參數(shù)S。因此，對于線性網(wǎng)絡(luò)，散射參數(shù)S在歸一化入射波和歸一化反射波之間是線性的，因此存在線性方程：B1=s1

7、1a 1 s12a 2 B2=s21a 1 s2a 2，其以矩陣形式寫入?；蚩s寫為b=sa，其中s稱為雙端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣，其參數(shù)含義如下：散射參數(shù)s表示端口2匹配時(shí)端口1的反射系數(shù)，端口1匹配時(shí)端口2的反射系數(shù)，端口1匹配時(shí)端口2到端口1的反向傳輸系數(shù)，端口2匹配時(shí)端口1到端口2的正向傳輸系數(shù)。可以看出，s矩陣的參數(shù)是基于端口的。以這種方式，使用網(wǎng)絡(luò)，散射參數(shù)s，s參數(shù)S12=S21的屬性對于互易網(wǎng)絡(luò)S11=S22對于無損網(wǎng)絡(luò)，其中s是換位共軛矩陣，I是單位矩陣。散射矩陣的參數(shù)可以通過將輸入和輸出端口的參考表面與匹配負(fù)載連接來測量。散射參數(shù)s，參考平面運(yùn)動(dòng)對散射參數(shù)s的影響如果參考平面是外插的，如果參考平面是內(nèi)插的，輸入端的反射系數(shù)是用散射參數(shù)s得到的s參數(shù)計(jì)算的。因此，當(dāng)參考平面運(yùn)動(dòng)而不損失傳輸線時(shí)，s參數(shù)具有振幅不變性：運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)用l1和l2表示，這里得到散射參數(shù)s。散射參數(shù)s，即或表示為以下結(jié)論可以得到：當(dāng)無損傳輸線上的參考平面移動(dòng)時(shí)，原始網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)s