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1、1,第4章 单端口和多端口网络,网络模型可以大量减少无源和有源器件数目；避开电路的复杂性和非线性效应；简化网络输入和输出特性的关系；最重要的是不必了解系统内部的结构就可以通过实验确定网络输入和输出参数。,4.1 基本定义,其中,2,其中,同理：,例4.1 求形网络的阻抗矩阵和导纳矩阵。,解：,结论：通过假设网络端口为开路或短路状态，容易测得全部参数，且互易。,3,h 参量矩阵(混合矩阵)：,ABCD矩阵(级连矩阵)：,元素计算方法同前。,4.2.1 网络的串联,4.2 互联网络,每个电压相互叠加而电流不变则用Z参数：,必须注意防止不加选择地将不同网络相连。,5,例4.5 求 T 形网络的ABC
2、D参量。,解：,例4.4 求阻抗元件的ABCD参量。,解：,4.2.3 级连网络,ABCD参数特别适合级连网络：,6,例4.6 求传输线段的ABCD参量。,解：,当端口2 短路时，由P462.56和2.57式：,当端口2 开路时，由P462.56和2.57式：,特别强调I(d)是 流向负载的， i1=I(d), i2=-I(d),常用网络的ABCD 参量如表4.1所示。,7,4.3.1 网络参量之间的换算关系,4.3 网络特性及其应用,用同样方法可导出各参量之间的变换关系如表4.2所示。,由h 参量方程 导出ABCD参量：,8,4.3.2 微波放大器分析,将h 参量变换为Y参量与反馈环并联，再
3、变换为ABCD参量与匹配网络级连。,9,4.4.1 S 参量的定义,4.4 散射参量(S),注意到an=0 的条件意味着两个端口都没有功率波返回网络，这只能在 两端传输线都匹配时才成立。,定义S 参量： 其中：,定义归一化入射电压波：,相减：,相加：,所以： ，,定义归一化反射电压波：,实际的射频系统不能采用终端开路(电容效应)或短路(电感效应)的测量 方法，另外终端的不连续性将导致有害的电压电流波反射，并产生可能造成器件损坏的振荡。,（4.37）,（4.39）,10,4.4.2 S 参量的物理意义,测量S22和S12, 为保证 a1= 0，必须使 ZG=Z0,则：,测量S11和S21, 为保
4、证 a2= 0，必须使 ZL=Z0,则：,反向电压增益,正向电压增益,11,例4.7 假设一3dB衰减网络插入到 Z0 = 50的 传输线中，求该网络的S 参量和电阻。,由于网络必须匹配，所以：S11= S22= 0,衰减网络,解：,在3dB衰减条件下：,则：,S11和S21测试电路,根据对称性联立得：R1= R2= 8.58 ， R3=141.4 ,12,4.4.4 Z 参量与S 参量之间的转换,最有效的方法是按输入输出口分类 重写电压波关系式：,4.4.3 链形S 矩阵,将 两边减 ：,故：,将S 参量矩阵两边同乘 ：,即：,而：,链形散射矩阵与ABCD矩阵作用相同,见4.37式,（4.3
5、9）,13,4.4.5 信号流图模型,主要原则：1. 当涉及S 参量时，节点是用来识别网络参量的； 2. 支路是用来连接网络参量的； 3. 支路量值的加减与支路的走向有关。,信号流图,常规形式,信号流图,常规形式,重要结论：,根据相加原则： ，所以：,考虑到信号源：,整理并同除 ：,上图往左看,见4.37式 和4.39式,14,例4.8 求图示网络中 的b1/a1和a1/bS，传输 线倍乘因子为1。,解：,5. 分解 反馈环 最后得,1. 断开b2与a2之 间的环路并形成 反馈环S22,L,2. 分解a1与b2之 间的反馈环化为 S21/(1- S22),L,3. 完成串 并联运算 并求,in
6、,4. 将环路变 为反馈环， 求倍乘因子,15,4.4.6 S 参量的推广,另外要考虑测量网络S参量时需要利用一段有限长的传输线，对端口1：,故：,则：,如果与端口1、2相连接的传输线特性阻抗不相同，假设分别为Z01、 Z02,则：,端口 2 同理， 其矩阵,及,16,根据S参量定义： ，如果加入传输线段。,则：,4.4.7 S 参量的测量,测量S11和S21的实验系统,射频源RF输出射频信号， 测量通道R用于测量入射波， 同时也作为参考端口。通道 A和B用于测量反射波和传输 波(S11=A/R，S21=B/R)。 若要测量S12和S22，则必 须将待测元件反过来连接。,17,习 题 四,4.5 已知放大器输入、输出端口的驻波系数分别为 VSWR=2 和 VSWR=3, 求输入、输出端口反射系数的模. 若采用 S11和S22表示计算结果, 其物理含义是什么?,4.4 已知传输线的特性阻抗为75, 终端接25负载, 求回波 损耗.,4.1 求T形网络的阻抗矩阵和导纳矩阵.,4.2 根据ABCD参量的定义求Y参量矩阵.,4.3 求射频阻抗变换器的ABCD参量矩阵, 设变换比 N=N1/N2, 其中N1为初级线圈的匝数, N2为次级线圈的匝数.,
