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1、微波技术与天线,第4章 无源微波器件,N,低频电路中的二端口网络,I1,U1,+,-,U2,+,-,I2,已其中任意两个为已知量，其余两个为未知量，则分别对应Z参数、Y参数、H参数、T参数等。,4.1 微波网络基础,微波网络,什么是微波网络？,当仅需要知道微波传输线或者微波元器件的外部特性之间的关系时，可以采用类似于低频时的网络理论，把微波传输线或者微波元器件等效成为相应的网络进行分析。,4.1 微波网络基础,微波网络的分类,4.1.1 概述,微波网络的特点,1、必须针对确定的模式。,2、必须针对确定的参考面。只有参考面确定，对应的网络参量才能确定,如：第三章中，将矩形波导TE10模式的等效电
2、压定义为电场沿ABC线的积分。可以看出在用电压、电流这种路的分析方法分析微波传输线时，必须指明针对与传输线的什么模式。,二端口器件,4.1.1 概述,3、端口的电压、电流常用其归一化值表示,归一化进波,归一化出波,4.1.1 概述,表4-1-2 分析微波网络时的一些基本关系式,阻抗参量（Z参量）,对于线性网络，各端口的电压与电流之间的关系可以写为如下形式：,写为矩阵形式,、分别称为电压、电流矩阵,称为阻抗矩阵,各阻抗参量的物理意义：,为T2面开路时,端口1的输入阻抗,为T1面开路时,端口2至端口1的转移阻抗,为T2面开路时,端口1至端口2的转移阻抗,为T1面开路时,端口2的输入阻抗,若将各端口
3、的电压和电流分别对自身特性阻抗归一化,则有,代入可得，归一化电压与电流之间的关系矩阵归一化阻抗矩阵,导纳参量（参量）,对于线性网络，各端口的电流与电压之间的关系可以写为如下形式：,导纳矩阵,对于同一双端口网络阻抗矩阵Z和导纳矩阵Y有以下关系:,I为单位矩阵,求如图所示双端口网络的Z矩阵和Y矩阵。,解：由Z矩阵的定义:,于是,转移参量（A参量）,为了便于研究网络级联特性，定义转移矩阵也称为A矩阵,端口1的电压、电流和端口2电压、电流之间的关系可以写为如下形式：,表示T2开路时电压的转移参数,表示T2短路时转移阻抗,表示T2开路时转移导纳,表示T2短路时电流的转移参数,A矩阵中各参数的物理意义为：
4、,对应的归一化转移参量，可以表示为：,归一化转移矩阵为：,4.1.2 二口网络的网络参量,例4-1-1：串联阻抗单元电路如图所示，推导该单元电路的A矩阵。,端口2开路时,端口2短路时,解：,图4-1-2 串联阻抗单元电路,当双端口网络输出端口参考面上接任意负载时,用转移参量求输入端口参考面上的输入阻抗和反射系数也较为方便。如图所示，求1端口处的输入阻抗和反射系数。,参考面T2处的电压U2和电流-I2之间关系为,而参考面T1处的输入阻抗为,4.1.2 二口网络的网络参量,转移参量的传递性,对于n个2端口网络级联，其转移矩阵为：,4.1.3 二口网络参量的应用,1.基本单元电路的A参量,散射参量（
5、S参量）,Z、Y、A网络参量,都是建立在电压和电流概念上的，而在某些微波传输线中，电压和电流已经失去了明确的意义，其测量十分困难。,另外这三种网络参数的测量不是要求端口开路就是要求端口短路,在微波频率下宽频实现难度较大。,相比之下测量微波电路的入射及反射波的大小则要容易的多。,而在微波频率下实现宽频端口全匹配则要容易的多。,4.1.2 二口网络的网络参量,散射参量就是建立在入射波与反射波基础之上的,端口i处的入射波,端口i处的出射波,4.1.2 二口网络的网络参量,表示端口2接匹配负载时，端口1处的反射系数。,表示端口1接匹配负载时，端口2处的反射系数。,表示端口1接匹配负载时，端口2至端口1
6、的 电压传输系数。,表示端口2接匹配负载时，端口1至端口2的 电压传输系数。,S参量的物理意义：,4.1.2 二口网络的网络参量,S参量的性质：,若网络对称：,若网络互易：,若网络无耗：,4.1.2 二口网络的网络参量,网络参量之间的变换,Z参量与A参量的关系,Y参量与A参量的关系,S参量与归一化A参量的关系,4.1.3 二口网络参量的应用,（1）电压传输系数T：网络输出端接匹配负载时，输出端归一化出波与输入端归一化进波之比。,（2）插入相移：电压传输系数的幅角,二端口网络的工作特性参量,（3）插入衰减：网络输出端接匹配负载时，输入端进波功率与输出端出波功率之比，单位为dB。,4.1.3 二口网络参量的应用,（4）插入驻波比：网络输出端接匹配负载时，输入端的驻波比,4.1.4 多口网络及其化简,1.三口网络的S参量2.四口网络的S参量,网络对称,网络互易,网络无耗,4.1.4 多口网络及其化简,3.微波网络的一些化简条件,4.1.4 多口网络及其化简,例4-1-2 E-T接头的端口3接匹配负载，端口2接短路活塞（长为l的等效短路线），如图所示。求l?时输出到匹配负载的功率最大。已知E-T接头的散射矩阵是,解：记,图4-1-4 四口网络微波电路,4.1.4 多口网络及其化简,图4-1-4 四口网络微波电路,
