《微波網(wǎng)絡(luò)理論》PPT課件

第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,5-1 概述 任何一個(gè)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(kāi)微波元件內(nèi)部場(chǎng)結(jié)構(gòu)，視其為具有幾個(gè)端口的微波網(wǎng)絡(luò)，用類(lèi)似于低頻電路理論的方法，計(jì)算或測(cè)量其對(duì)外表現(xiàn)的參量，用這些參量來(lái)描述其性能。這種方法稱(chēng)為微波網(wǎng)絡(luò)理論。,微波網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn)：,(1)對(duì)于不同的模式有不同的等效網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(yīng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)參考面要嚴(yán)格規(guī)定，一旦參考面移動(dòng)，則網(wǎng)絡(luò)參量就會(huì)改變。 (3)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)理論,線上電壓和電流可寫(xiě)成入射波和反射波之和，即,即,電壓、電流進(jìn)行歸一化,5-2 二端口微波網(wǎng)絡(luò) 一.二端口微波網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量,在各種微波網(wǎng)絡(luò)中，二端口微波網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)。,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,1. 阻抗參量 用T1和T2兩個(gè)參考面上的電流表示兩個(gè)參考面上的電壓，其網(wǎng)絡(luò)方程為,各阻抗參量元素定義如下,表示T2面開(kāi)路時(shí)，端口(1)的輸入阻抗； 表示T1面開(kāi)路時(shí)，端口(2)的輸入阻抗； 表示T1面開(kāi)路時(shí)，端口(2)至端口(1)的轉(zhuǎn)移阻抗； 表示T2面開(kāi)路時(shí)，端口(1)至端口(2)的轉(zhuǎn)移阻抗。,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)理論,2. 導(dǎo)納參量 用T1和T2兩個(gè)參考面上的電壓表示兩個(gè)參考面上的電流，其網(wǎng)絡(luò)方程為,各導(dǎo)納參量元素定義如下,表示T2面短路時(shí)，端口(1)的輸入導(dǎo)納； 表示T1面短路時(shí)，端口(2)的輸入導(dǎo)納 表示T1面短路時(shí)，端口(2)至端口(1)的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納； 表示T2面短路時(shí)，端口(1)至端口(2)的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,如果T1和T2參考面所接傳輸線的特性導(dǎo)納分別為Y01和Y02，則歸一化表示式為,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,3.轉(zhuǎn)移參量A,用T2面上的電壓、電流來(lái)表示T1面上的電壓和電流的網(wǎng)絡(luò)方程，且規(guī)定電流流進(jìn)網(wǎng)絡(luò)為正方向，流出網(wǎng)絡(luò)為負(fù)方向。則有,轉(zhuǎn)移參量的定義為,表示T2面開(kāi)路時(shí)，端口(2)至端口(1)的電壓轉(zhuǎn)移系數(shù)； 表示T2面短路時(shí)，端口(2)至端口(1)的轉(zhuǎn)移阻抗； 表示T2面開(kāi)路時(shí)，端口(2)至端口(1)的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納； 表示T2面短路時(shí)，端口(2)至端口(1)的電流轉(zhuǎn)移系數(shù)。,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,歸一化方程,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,4.散射參量S,二端口網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用疊加原理，可以用兩個(gè)參考面上的入射波電壓來(lái)表示兩個(gè)參考面上的反射波電壓，其網(wǎng)絡(luò)方程為,散射參量的定義為,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,5. S參量與A參量的關(guān)系,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,二.二端口微波網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)組合,通常，一個(gè)復(fù)雜的微波系統(tǒng)是由若干個(gè)簡(jiǎn)單電路(或元件)按一定方式連接而成的。,有兩個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)N1和N2，現(xiàn)按級(jí)聯(lián)方式將其組合起來(lái)。設(shè)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣分別為A1和A2，組合后所構(gòu)成的新二端口網(wǎng)絡(luò)N的轉(zhuǎn)移矩陣為A。,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,于是可得,若有n個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)相級(jí)聯(lián)，則級(jí)聯(lián)后新二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣為,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)N，則有,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,三. 二端口微波網(wǎng)絡(luò)參量的性質(zhì) 一般情況下，二端口網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立參量有四個(gè)，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)具有某種特性(如對(duì)稱(chēng)性或可逆性等)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立參量個(gè)數(shù)將會(huì)減少。,(一) 可逆網(wǎng)絡(luò) 可逆網(wǎng)絡(luò)具有互易特性,其它幾種網(wǎng)絡(luò)參量的互易特性為,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,(二) 對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò) 一個(gè)對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)具有下列特性,，,， ，,其它幾種網(wǎng)絡(luò)參量的對(duì)稱(chēng)性為,由此可見(jiàn)，一個(gè)對(duì)稱(chēng)二端口網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)參考面上的輸入阻抗、輸入導(dǎo)納以及電壓反射系數(shù)等參量一一對(duì)應(yīng)相等,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,(三) 無(wú)耗網(wǎng)絡(luò),利用復(fù)功率定理和矩陣運(yùn)算可以證明，,或?qū)懗?代入得,(四) 線性網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)參量與端口電壓、電流無(wú)關(guān),第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,5-3 多端口微波網(wǎng)絡(luò),描述多端口微波網(wǎng)絡(luò)的參量矩陣只有阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣和散射矩陣三種。,n端口網(wǎng)絡(luò)各端口參考面上電壓和電流關(guān)系的矩陣方程為,或簡(jiǎn)寫(xiě)成,一.網(wǎng)絡(luò)參量,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,散射參量矩陣方程為,或簡(jiǎn)寫(xiě)成,若n端口微波網(wǎng)絡(luò)可逆，則網(wǎng)絡(luò)參量矩陣具有下述性質(zhì),第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,若n端口微波網(wǎng)絡(luò)的端口j與端口k 在結(jié)構(gòu)上對(duì)稱(chēng)，則網(wǎng)絡(luò)參量具有下述性質(zhì),若n端口微波網(wǎng)絡(luò)無(wú)耗，則,二.移動(dòng)參考面對(duì)S的影響,設(shè)各口參考面 T n向網(wǎng)絡(luò)方向平移l n至新參考面T n，新參考 面 所確定的網(wǎng)絡(luò)散射參量為S，則有,第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論,若各口參考面 T n向離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)方向平移l n至新參考面T n，則,其中,討論：此結(jié)論只適用于參考面沿均勻無(wú)耗傳輸線移動(dòng)的情況,