三.網(wǎng)絡(luò)參量.ppt

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1、射頻電路設(shè)計第三章微波器件的網(wǎng)絡(luò)參量研究微波元件常用的方法——場的方法、路的方法場的方法求解元件中各點電磁場的表達式，用等效參量表示端口之間的傳輸特性；理論上嚴格，實用中并不都方便可行。路的方法用網(wǎng)絡(luò)等效微波元件；各端口間信號的相互關(guān)系；不需要知道元件內(nèi)部的場分布情況。相互關(guān)系用場的方法可以建立外特性和等效電路；路的方法是以場的方法為基礎(chǔ)的。微波網(wǎng)絡(luò)由端口參考面和理想導(dǎo)體邊界面圍成的媒質(zhì)空間。無源微波網(wǎng)絡(luò)：媒質(zhì)空間區(qū)域沒有任何場源存在；線性微波網(wǎng)絡(luò)：填充的媒質(zhì)是與場強無關(guān)的線性媒質(zhì)。微波網(wǎng)絡(luò)的特點參考面的位置明確確定，并遵循以下原則：參考面必須同

2、均勻傳輸線的縱方向垂直；在參考面處只考慮傳輸模式場的存在，不考慮其它模式場的存在。參考面通常應(yīng)選擇在遠離不均勻性（如彎角、轉(zhuǎn)接點、特性阻抗變化點）的地方。微波網(wǎng)絡(luò)的特點（續(xù)1）微波網(wǎng)絡(luò)參量是在微波傳輸線中只存在單一傳輸模式下確定的通常考慮主模傳輸：金屬矩形波導(dǎo)：通常指TE10主模；同軸線、帶狀線：TEM模。存在多模傳輸時，不同模式考慮為一個多端口網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)參量按各個傳輸模式分別確定。微波網(wǎng)絡(luò)的特點（續(xù)2）等效電路元件常常直接用感抗（納）、容抗（納）和電阻（導(dǎo)）表示元件值通常與頻率成復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，是頻率的函數(shù)。通常采用歸一化參量通過微波網(wǎng)絡(luò)端口的

3、電磁波能量唯一確定；等效網(wǎng)絡(luò)的端口參量，如電壓波和電流波等，不存在單值性。無源元件的射頻特性——高頻電容、電感高頻電容的等效電路模型高頻電感的等效電路模型無源元件的射頻特性——高頻電阻高頻電阻的等效電路模型高頻線繞電阻的等效電路模型本章主要內(nèi)容單端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性電流、電壓、阻抗歸一化阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣、轉(zhuǎn)移矩陣散射矩陣、傳輸矩陣二端口網(wǎng)絡(luò)特性信號流圖模型單端口電路阻抗短路開路阻抗短路開路單端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性進入網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)功率，轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電磁場儲能的變化以及內(nèi)部的功耗。忽略介質(zhì)的極化損耗，依據(jù)坡印亭定理：多端口網(wǎng)絡(luò)單端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性（續(xù)1）單

4、端口：平行雙線傳輸?shù)膹?fù)功率：單端口網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗、輸入導(dǎo)納：單端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性（續(xù)2）1）無源網(wǎng)絡(luò)：2）若網(wǎng)絡(luò)中以磁場儲能為主呈感性；若網(wǎng)絡(luò)中以電場儲能為主呈容性；呈純阻性。網(wǎng)絡(luò)諧振3）網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗、導(dǎo)納皆為頻率的奇函數(shù)當移動參考面位置或改變工作頻率，網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的輸入阻抗/導(dǎo)納不同。本章主要內(nèi)容單端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性電流、電壓、阻抗歸一化阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣、轉(zhuǎn)移矩陣散射矩陣、傳輸矩陣二端口網(wǎng)絡(luò)特性信號流圖模型電流、電壓、阻抗歸一化歸一化原則：保持歸一化前后的復(fù)數(shù)功率不變本章主要內(nèi)容單端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性電流、電壓、阻抗歸一化阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣、轉(zhuǎn)移矩

5、陣散射矩陣、傳輸矩陣二端口網(wǎng)絡(luò)特性信號流圖模型調(diào)制器等放大器開關(guān)濾波器隔離器衰減器阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣、轉(zhuǎn)移矩陣阻抗矩陣導(dǎo)納矩陣阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的歸一化轉(zhuǎn)移矩陣矩陣的相互轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移矩陣的特性歸一化轉(zhuǎn)移矩陣阻抗矩陣定義：電流的正方向是流向網(wǎng)絡(luò)的方向。自阻抗互阻抗除第K口外其余各端口開路時，第k口的自阻抗（或輸入阻抗）除第j口外其余各端口開路時，第j口對于第k口的互阻抗（或轉(zhuǎn)移阻抗）導(dǎo)納矩陣定義：電流的正方向是流向網(wǎng)絡(luò)的方向。自導(dǎo)納互導(dǎo)納阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)1、對于同一個多端口網(wǎng)絡(luò)，互為逆矩陣。阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)（續(xù)1

6、）2、若網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無各向異性介質(zhì)（即線性網(wǎng)絡(luò)），則網(wǎng)絡(luò)具有互易性，矩陣轉(zhuǎn)置不變（對稱矩陣）。獨立陣元素由阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)（續(xù)2）3、若網(wǎng)絡(luò)存在對稱面：端口k與端口j對稱，相應(yīng)標號的矩陣元素相等。阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)（續(xù)3）4、無耗、互易多端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗、導(dǎo)納參量均為虛數(shù)。阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的歸一化阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的歸一化（續(xù)1）歸一化阻抗矩陣阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的歸一化（續(xù)2）歸一化導(dǎo)納矩陣：阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的歸一化（續(xù)3）二端口網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的歸一化例1一并聯(lián)元件，導(dǎo)納為Y，求其阻抗矩陣網(wǎng)絡(luò)對稱、互易，有耗不存在導(dǎo)納矩陣例2

7、求特性阻抗為Zc、電角度為θ的均勻、無耗傳輸線的阻抗矩陣（1）將每一電壓、電流都分解成行波的形式；（2）行波狀態(tài)下，電壓與電流的比值為Zc。例2（續(xù)）行波純虛數(shù)，無耗，互易，對稱例3二端口網(wǎng)絡(luò)的T型等效電路例4二端口網(wǎng)絡(luò)的Π型等效轉(zhuǎn)移矩陣——二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣注意電流的正方向A11：電壓轉(zhuǎn)移系數(shù)A22：電流轉(zhuǎn)移系數(shù)A12：轉(zhuǎn)移導(dǎo)納A21：轉(zhuǎn)移阻抗例1、求特性阻抗為Zc、電角度為θ的均勻、無耗傳輸線的轉(zhuǎn)移矩陣例1（續(xù)）行波例2一傳輸線段特性導(dǎo)納為Yc，電角度為θ，兩端分別并聯(lián)導(dǎo)納Y1、Y2，求轉(zhuǎn)移矩陣。矩陣的相互轉(zhuǎn)換以中I2正方向為正方向，轉(zhuǎn)移

8、矩陣特性1、若網(wǎng)絡(luò)互易2、若網(wǎng)絡(luò)對稱電壓轉(zhuǎn)移系數(shù)＝電流轉(zhuǎn)移系數(shù)3、若網(wǎng)絡(luò)無耗A11、A22為實數(shù)，A12、A21為虛數(shù)（Z參量皆虛數(shù)）。