《微波网络理论》PPT课件.ppt

第五章 微波网络理论,5-1 概述 任何一个微波系统都是由各种微波元件和微波传输线组成的。工程上常避开微波元件内部场结构，视其为具有几个端口的微波网络，用类似于低频电路理论的方法，计算或测量其对外表现的参量，用这些参量来描述其性能。这种方法称为微波网络理论。,微波网络具有如下特点：,(1)对于不同的模式有不同的等效网络结构及参量。通常希望传输线工作于主模状态。(2)由于分布参数效应，整个网络参考面要严格规定，一旦参考面移动，则网络参量就会改变。(3)网络端口电压、电流宜用归一化值,归一化电压和电流的定义为,功率,第五章 微波网络理论,线上电压和电流可写成入射波和反射波之和，即,即,电压、电流进行归一化,5-2 二端口微波网络一.二端口微波网络的网络参量,在各种微波网络中，二端口微波网络是最基本的。例如：衰减器、移相器、阻抗变换器和滤波器等均属于二端口微波网络。,第五章 微波网络理论,1.阻抗参量用T1和T2两个参考面上的电流表示两个参考面上的电压，其网络方程为,各阻抗参量元素定义如下,表示T2面开路时，端口(1)的输入阻抗；表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；表示T2面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。,第五章 微波网络理论,第五章 微波网络理论,特性阻抗归一化,T1和T2参考面上的归一化电压和归一化电流分别为,归一化,归一化阻抗参量为,第五章 微波网络理论,2.导纳参量用T1和T2两个参考面上的电压表示两个参考面上的电流，其网络方程为,各导纳参量元素定义如下,表示T2面短路时，端口(1)的输入导纳；表示T1面短路时，端口(2)的输入导纳表示T1面短路时，端口(2)至端口(1)的转移导纳；表示T2面短路时，端口(1)至端口(2)的转移导纳。,第五章 微波网络理论,如果T1和T2参考面所接传输线的特性导纳分别为Y01和Y02，则归一化表示式为,第五章 微波网络理论,3.转移参量A,用T2面上的电压、电流来表示T1面上的电压和电流的网络方程，且规定电流流进网络为正方向，流出网络为负方向。则有,转移参量的定义为,表示T2面开路时，端口(2)至端口(1)的电压转移系数；表示T2面短路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；表示T2面开路时，端口(2)至端口(1)的转移导纳；表示T2面短路时，端口(2)至端口(1)的电流转移系数。,第五章 微波网络理论,归一化方程,第五章 微波网络理论,4.散射参量S,二端口网络参考面T1和T2面上的归一化入射波电压和归一化反射波电压应用叠加原理，可以用两个参考面上的入射波电压来表示两个参考面上的反射波电压，其网络方程为,散射参量的定义为,第五章 微波网络理论,5.S参量与A参量的关系,第五章 微波网络理论,二.二端口微波网络的级联组合,通常，一个复杂的微波系统是由若干个简单电路(或元件)按一定方式连接而成的。,有两个二端口网络N1和N2，现按级联方式将其组合起来。设两个网络的转移矩阵分别为A1和A2，组合后所构成的新二端口网络N的转移矩阵为A。,第五章 微波网络理论,于是可得,若有n个二端口网络相级联，则级联后新二端口网络的转移矩阵为,对于网络N，则有,第五章 微波网络理论,三.二端口微波网络参量的性质一般情况下，二端口网络的独立参量有四个，但当网络具有某种特性(如对称性或可逆性等)时，网络的独立参量个数将会减少。,(一)可逆网络可逆网络具有互易特性,其它几种网络参量的互易特性为,第五章 微波网络理论,(二)对称网络一个对称网络具有下列特性,，,，,其它几种网络参量的对称性为,由此可见，一个对称二端口网络的两个参考面上的输入阻抗、输入导纳以及电压反射系数等参量一一对应相等,第五章 微波网络理论,(三)无耗网络,利用复功率定理和矩阵运算可以证明，,或写成,代入得,(四)线性网络 网络参量与端口电压、电流无关,第五章 微波网络理论,5-3 多端口微波网络,描述多端口微波网络的参量矩阵只有阻抗矩阵、导纳矩阵和散射矩阵三种。,n端口网络各端口参考面上电压和电流关系的矩阵方程为,或简写成,一.网络参量,第五章 微波网络理论,散射参量矩阵方程为,或简写成,若n端口微波网络可逆，则网络参量矩阵具有下述性质,第五章 微波网络理论,若n端口微波网络的端口j与端口k 在结构上对称，则网络参量具有下述性质,若n端口微波网络无耗，则,二.移动参考面对S的影响,设各口参考面 T n向网络方向平移l n至新参考面T n，新参考 面 所确定的网络散射参量为S，则有,第五章 微波网络理论,若各口参考面 T n向离开网络方向平移l n至新参考面T n，则,其中,讨论：此结论只适用于参考面沿均匀无耗传输线移动的情况,