《微波網絡理論》PPT課件.ppt

第五章 微波網絡理論,5-1 概述 任何一個微波系統(tǒng)都是由各種微波元件和微波傳輸線組成的。工程上常避開微波元件內部場結構，視其為具有幾個端口的微波網絡，用類似于低頻電路理論的方法，計算或測量其對外表現(xiàn)的參量，用這些參量來描述其性能。這種方法稱為微波網絡理論。,微波網絡具有如下特點：,(1)對于不同的模式有不同的等效網絡結構及參量。通常希望傳輸線工作于主模狀態(tài)。 (2)由于分布參數(shù)效應，整個網絡參考面要嚴格規(guī)定，一旦參考面移動，則網絡參量就會改變。 (3)網絡端口電壓、電流宜用歸一化值,歸一化電壓和電流的定義為,功率,第五章 微波網絡理論,線上電壓和電流可寫成入射波和反射波之和，即,即,電壓、電流進行歸一化,5-2 二端口微波網絡 一.二端口微波網絡的網絡參量,在各種微波網絡中，二端口微波網絡是最基本的。例如：衰減器、移相器、阻抗變換器和濾波器等均屬于二端口微波網絡。,第五章 微波網絡理論,1. 阻抗參量 用T1和T2兩個參考面上的電流表示兩個參考面上的電壓，其網絡方程為,各阻抗參量元素定義如下,表示T2面開路時，端口(1)的輸入阻抗； 表示T1面開路時，端口(2)的輸入阻抗； 表示T1面開路時，端口(2)至端口(1)的轉移阻抗； 表示T2面開路時，端口(1)至端口(2)的轉移阻抗。,第五章 微波網絡理論,第五章 微波網絡理論,特性阻抗歸一化,T1和T2參考面上的歸一化電壓和歸一化電流分別為,歸一化,歸一化阻抗參量為,第五章 微波網絡理論,2. 導納參量 用T1和T2兩個參考面上的電壓表示兩個參考面上的電流，其網絡方程為,各導納參量元素定義如下,表示T2面短路時，端口(1)的輸入導納； 表示T1面短路時，端口(2)的輸入導納 表示T1面短路時，端口(2)至端口(1)的轉移導納； 表示T2面短路時，端口(1)至端口(2)的轉移導納。,第五章 微波網絡理論,如果T1和T2參考面所接傳輸線的特性導納分別為Y01和Y02，則歸一化表示式為,第五章 微波網絡理論,3.轉移參量A,用T2面上的電壓、電流來表示T1面上的電壓和電流的網絡方程，且規(guī)定電流流進網絡為正方向，流出網絡為負方向。則有,轉移參量的定義為,表示T2面開路時，端口(2)至端口(1)的電壓轉移系數(shù)； 表示T2面短路時，端口(2)至端口(1)的轉移阻抗； 表示T2面開路時，端口(2)至端口(1)的轉移導納； 表示T2面短路時，端口(2)至端口(1)的電流轉移系數(shù)。,第五章 微波網絡理論,歸一化方程,第五章 微波網絡理論,4.散射參量S,二端口網絡參考面T1和T2面上的歸一化入射波電壓和歸一化反射波電壓應用疊加原理，可以用兩個參考面上的入射波電壓來表示兩個參考面上的反射波電壓，其網絡方程為,散射參量的定義為,第五章 微波網絡理論,5. S參量與A參量的關系,第五章 微波網絡理論,二.二端口微波網絡的級聯(lián)組合,通常，一個復雜的微波系統(tǒng)是由若干個簡單電路(或元件)按一定方式連接而成的。,有兩個二端口網絡N1和N2，現(xiàn)按級聯(lián)方式將其組合起來。設兩個網絡的轉移矩陣分別為A1和A2，組合后所構成的新二端口網絡N的轉移矩陣為A。,第五章 微波網絡理論,于是可得,若有n個二端口網絡相級聯(lián)，則級聯(lián)后新二端口網絡的轉移矩陣為,對于網絡N，則有,第五章 微波網絡理論,三. 二端口微波網絡參量的性質 一般情況下，二端口網絡的獨立參量有四個，但當網絡具有某種特性(如對稱性或可逆性等)時，網絡的獨立參量個數(shù)將會減少。,(一) 可逆網絡 可逆網絡具有互易特性,其它幾種網絡參量的互易特性為,第五章 微波網絡理論,(二) 對稱網絡 一個對稱網絡具有下列特性,，,， ，,其它幾種網絡參量的對稱性為,由此可見，一個對稱二端口網絡的兩個參考面上的輸入阻抗、輸入導納以及電壓反射系數(shù)等參量一一對應相等,第五章 微波網絡理論,(三) 無耗網絡,利用復功率定理和矩陣運算可以證明，,或寫成,代入得,(四) 線性網絡 網絡參量與端口電壓、電流無關,第五章 微波網絡理論,5-3 多端口微波網絡,描述多端口微波網絡的參量矩陣只有阻抗矩陣、導納矩陣和散射矩陣三種。,n端口網絡各端口參考面上電壓和電流關系的矩陣方程為,或簡寫成,一.網絡參量,第五章 微波網絡理論,散射參量矩陣方程為,或簡寫成,若n端口微波網絡可逆，則網絡參量矩陣具有下述性質,第五章 微波網絡理論,若n端口微波網絡的端口j與端口k 在結構上對稱，則網絡參量具有下述性質,若n端口微波網絡無耗，則,二.移動參考面對S的影響,設各口參考面 T n向網絡方向平移l n至新參考面T n，新參考 面 所確定的網絡散射參量為S，則有,第五章 微波網絡理論,若各口參考面 T n向離開網絡方向平移l n至新參考面T n，則,其中,討論：此結論只適用于參考面沿均勻無耗傳輸線移動的情況,