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1、现代电路分析现代电路分析第五章双端口网络分析现代电路分析课程知识要点经典电路分析知识要点计算机辅助分析 及工具应用矩阵方程 建立初步矩阵方程建立 的一般方法矩阵运算的 计算机方法非线性电路 分析初步非线性电路方程 建立的一般方法有源滤波电路 分析初步电路的 参数分析本章主要内容及要求掌握网络参数方程（Y、Z、T）及应用网络函数概念了解工作参数基本概念掌握网络参数方程（Y、Z、T）与网络连接（并、串、链）掌握特性参数、掌握波参数及传输线应用分析双端口网络分析双端口网络分析第一节网 络 函 数策动点函数定义：响应与激励在同一对端子的网络函数策动点阻抗策动点导纳讨论：（1）网络中无独立源（2）网络中
2、元件无初始值传递函数定义：响应与激励不在同一对端子的网络函数转移阻抗电流增益（转移电流比 ） 电压增益（转移电压比 ）转移导纳注意电压电流的 定义方向双端口网络分析双端口网络分析第二节双端口网络函数两端口网络名词解释输入口：11端口（通常接等效电源）输出口： 22端口（通常接等效负载） 端口变量：V1，I1，V2，I2要点：变量定义方向两端口网络分类根据对称性：对称/不对称型（关于中心纵轴左右对称）平衡/不平衡型（关于中心横轴上下对称）根据元件性质：纯电抗（LC）网络纯电阻（R）网络阻抗（RLC）网络常用网络举例讨论：几何形状，对称，平衡，串臂，并臂，直臂，斜臂T 型 型桥 T 型格 型两端口
3、网络参数方程参数方程：用两个方程描述两个变量与另两个变量关系的方程（一）Y参数与Y参数方程1. Y参数方程定义2. Y参数与Y参数矩阵Y参数Y参数矩阵测试法求Y参数例：测试法求Y参数例：解：测试法测试法求Y参数（1）Y参数的物理意义2端口短路时 1端口的短路输入导纳2端口短路时 1端口的短路转移导纳1端口短路时 2端口的短路转移导纳1端口短路时 2端口的短路输入导纳（2）Y参数的特点（a）对无源网络只有三个独立参数（b）对无源对称网络只有两个独立参数Y参数又被称为短路导纳参数Y参数的物理意义及特点Z参数与Z参数方程1. Z参数方程定义2. Z参数矩阵测试法求Z参数例：原理：（1）Z参数的物理意
4、义2端口开路时 1端口的开路输入阻抗2端口开路时 1端口的开路转移阻抗1端口开路时 2端口的开路转移阻抗1端口开路时 2端口的开路输入阻抗（2）Z参数的特点（a）对无源网络只有三个独立参数（b）对无源对称网络只有两个独立参数Z参数又被称为开路阻抗参数Z参数的物理意义及特点T参数与T参数方程（传输参数，A参数）T参数方程定义T参数矩阵测试法求T参数（1）T参数的物理意义2端口开路时 正向开路电压增益倒数2端口开路时 1端口的开路转移导纳2端口短路时 1端口的短路转移负阻抗2端口短路时 正向短路电流增益负倒数（2）T参数的特点（a）对无源网络只有三个独立参数（b）对无源对称网络只有两个独立参数所以
5、T参数被称为传输参数Z参数的物理意义及特点反向T参数与参数方程由T参数方程讨 论 （1）当传输方向改变后，相当T参数的A与D对换（2）当网络对称时，A=D，传输参数与传输方向无关对无源网络反向T参数与T参数的关系习 题P 5. 1，5. 2，5. 3，5. 4双端口网络分析双端口网络分析第三节双口网络的连接问题的提出复杂网络可看成是较简单网络按一定方式连接而成复杂网络可简化为比较简单网络的分析由简单网络特性，按连接方式得到复杂网络的特性连接分类：并联，串联，链接。双端口网络并联形式：特性关系（Y参数）特点：结论 两网络并联，Y参数矩阵相加双端口网络并联例题双端口网络并联例题特性关系（Z参数）特
6、点：结论 两网络串联，Z参数矩阵相加双端口网络串联形式：特性关系（T参数）特点：结论 两网络链接，T参数矩阵相乘双端口网络链接（级联）如何应用网络参数关键是理解变量数与方程数参数方程用两个方程描述了两端口网络四个变量间的关系如要求解这四个变量，还应建立两个关系（端口约束）例：求：I1，IL，VL解：习 题P 5. 5，5. 6双端口网络分析双端口网络分析第四节特性参数及波参数理论特性参数引言网络特性描述工具网络函数 策动点函数 转移函数网络参数 Y，Z，T影像参数 影像阻抗 传输常数影像阻抗便于反映网络的匹配情况传输常数便于反映信号通过时的传输特性两端口网络的影像阻抗（特性阻抗）1. 输入阻抗
7、由反向T参数可得讨论：特殊情况下的输入阻抗22短路 （ZL=0）11短路 （Zs=0）22开路 （ZL=）11开路 （Zs=）Z0与Z同网络参数 一样是网络的固有参数说明：当网络对称时A=D两端口网络的影像阻抗（特性阻抗）2. 影像阻抗（特性阻抗）定义：使网络两端同时达到匹配的那一对输入阻抗两端口网络的影像阻抗（特性阻抗）讨 论（1）当11端接4，22端接3时，可使网络两端同时达到匹配。 （2）任何一对其他阻抗都不具有上述特点。 （3） 4称为11端影像阻抗Zc1； 3 称为22端的影像阻抗Zc2。 （4） 影像阻抗是网络固有的。 （5） 匹配：负载阻抗=影像阻抗。影像阻抗例题当ZL=Zc2
8、时Zsr1=Zc1 当Zs=Zc1 时Zsr2=Zc2影像阻抗求法结论：对称网络Zc1=Zc2影像阻抗例题定义：在输出口阻抗匹配时，输入口复数视在功率与输出口复数视在功率之比的自然对数的一半a：固有衰减（最小衰减），单位：奈培（Np)b：固有相移（最小相移），单位：弧度（rad)两端口网络的传输常数传输常数的其他形式当网络对称时：A=DZc1=Zc2传输常数的单位dB与Np的换算1Np=8.686dB 1dB=0.1151Np传输常数与T参数的关系传输常数与Z0，Z的关系注：与信号传输方向无关，但它是复载匹配条件下的功率关系由影像参数Zc1，Zc2及表示的T参数方程及：当网络对称时：匹配链接时
9、影像参数总网络的影像阻抗输入端的影像阻抗为第一个子网络输入端的影像阻抗 输出端的影像阻抗为最后一个子网络输出端的影像阻抗匹配链接时影像参数总网络的传输常数为各子网络传输常数之和影像参数例题解：当终端接Z1时，电桥平衡2，4间无电流，可视为开路或短路，当视为开路时由此可知Zc1=Zc2=Z1影像参数例题例：已知：Zc=600，=a=10dB 求：Z1，Z2解：影像参数例题已知 Zc1=4，Zc2=3，=4.777dB求 (1)当ZL = 3，V1=1V时，I1、V2、I2？(2)当ZL = ，V1=1V时，V2？(3)当ZL = 0，V1=1V时，I2？ 解：（1） ZL = 3=Zc2 匹配影
10、像参数例题（2）当ZL =，4.777dB=0.55Np （3）当ZL =0，4.777dB=0.55Np 影像参数例题求Zc1，Zc2，I1，V2解：划分基本节影像参数例题因为各基本节匹配链接影像参数例题传输线的等效电路、二次参数及传输方程等效电路 X=l/n0分析传输线的影像参数（1）影像阻抗传输线的等效电路、二次参数及传输方程结论：当X0时，传输线的等效电路、二次参数及传输方程（2）传输常数传输线的等效电路、二次参数及传输方程在实际应用时，用每公里的传输常数表示传输线的传输特性 ：衰减常数（Np/km) ：相移常数（rad/km)根据传输常数定义，当终端负载匹配时因为Zc和是一次参数R，
11、L，G，C的函数， 所以被称为二次参数（特性参数，波参数）传输线的等效电路、二次参数及传输方程（3）传输方程设线上各点电压，电流为u(y,t),i(y,t)由影像参数的传输方程，得传输线的等效电路、二次参数及传输方程欲求距终端y公里处的电压、电流时，上式可推广为：用V2、I2表示Vy、Iy同理（证明略）用V1、I1表示Vx、Ix传输线的等效电路、二次参数及传输方程投射波与反射波投射波与反射波讨论 随y增加（远离终端）幅度增加 - 代表投射波 随y增加（远离终端）幅度减小 - 代表反射波终端投射电压终端反射电压终端投射电流终端反射电流令传输方程变为结论线上一点的电压Vy是该点投射电压与反射电压之
12、和线上一点的电流Iy是该点投射电流与反射电流之差线上一点称为波阻抗在终端终端反射系数同理投射波与反射波关于（1）ZL=电压全反射（2）ZL=0电流全反射（3）ZL=Zc匹配 行波投射波与反射波入射波与反射波的物理意义信 号 传 输 要 满 足入射电压与入射电流应维持当入射波传输到终端时又应维持当ZL=Zc时，两约束同时满足，无需反射当ZLZc时，必须按反射系数确定的关系 产生反射，以维持这两个约束。说明：对用X表示的方程，同样可推出对应的波方程其中：入射波与反射波求：分别求（1）ZL=600 （2）ZL=300时的V1=？解1：解2：入射波与反射波例题习 题P 5.12，5. 13，5.14双
13、端口网络分析双端口网络分析第五节工作参数理论输入阻抗和反射系数P0PfPLPsrZsr1Zsr2（1）输入阻抗NRsERL V2I2I1输入阻抗和反射系数(2)信号源可输出的最大功率(3)网络N的输入功率(4)反射功率定义：反射系数为则：讨论Zsr1P0PfPLPsrZsr1Zsr2NRsERL V2I2I1Rs0001P00P0-1P00输入阻抗和反射系数结论：（1）（2）小反射小反射衰减大输入功率大（4）大反射大反射衰减小输入功率小（3）=0无反射反射衰减输入功率最大（5）=1反射反射衰减0输入功率0定义：反射衰减输入阻抗和反射系数P0PfPLPsrNRsERL V2I2I1工作衰减信号源最大可能输出功率：负载实际吸收功率：定义工作衰减：工作衰减工作衰减与反射衰减的关系：注：实际设计中可由反射系数转化为工作衰减习 题P 5. 15
