雙口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)

1、雙口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)若給定雙端口網(wǎng)絡(luò)的和，求取和，則雙口網(wǎng)絡(luò)的端口特性方程為：           （5-5-1）上式即為雙口網(wǎng)絡(luò)混合參數(shù)表示的端口電壓電流之間的關(guān)系式，為雙端口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)，各參數(shù)的物理含義可以由下列式子表述：          (5-5-2)由上式可看出，為輸出短路時輸入端口的入端阻抗，具有阻抗的量綱；是輸出端口短路時輸入電流與輸出短路電流之比值，稱為短路電流比，與晶體管電路放

2、大倍數(shù)相類似；為輸入端口開路時輸入和輸出端口電壓比值，稱為開路反向電壓比；為輸入端口開路時，輸出端口的入端導(dǎo)納。H參數(shù)中各系數(shù)具有阻抗、導(dǎo)納量綱，或為電壓、電流比值，故稱為混合參數(shù)。式5-5-1可寫成矩陣形式：         （5-5-3）式中：                       

3、60; （5-5-4）若已知雙端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)，則可直接推導(dǎo)出雙口網(wǎng)絡(luò)的H參數(shù)。由第二節(jié)雙口網(wǎng)絡(luò)Z參數(shù)方程為：從上式可解出用表示的和為：比較上式與式（5-5-1），可得：對于互易電路，有，由上式可知：此式即為H參數(shù)在互易電路時的特征式。當(dāng)雙口網(wǎng)絡(luò)為對稱電路時，有和，由式（5-5-4）可知，對稱雙口網(wǎng)絡(luò)除了外，還有：            （5-5-5）即對稱雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)的矩陣行列式等于1。網(wǎng)絡(luò)分析儀 測量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的一種新型儀器，可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口

4、網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)散射參數(shù)，并以掃頻方式給出各散射參數(shù)的幅度、相位頻率特性。自動網(wǎng)絡(luò)分析儀能對測量結(jié)果逐點(diǎn)進(jìn)行誤差修正，并換算出其他幾十種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如輸入反射系數(shù)、輸出反射系數(shù)、電壓駐波比、阻抗（或?qū)Ъ{）、衰減（或增益）、相移和群延時等傳輸參數(shù)以及隔離度和定向度等。 網(wǎng)絡(luò)分析儀是在四端口微波反射計（見駐波與反射測量）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在60年代中期實現(xiàn)自動化，利用計算機(jī)按一定誤差模型在每一頻率點(diǎn)上修正由定向耦合器的定向性不完善、失配和竄漏等而引起的誤差，從而使測量精確度大為提高，可達(dá)到計量室中最精密的測量線技術(shù)的測量精確度，而測量速度提高數(shù)十倍。 一個任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時，由第n個端口

5、輸入的入射行波 an將散射到其余一切端口并出射出去。若第m個端口的出射行波為bm,則n口與m口之間的散射參數(shù)Smn=bm/an。一個雙口網(wǎng)絡(luò)共有四個散射參數(shù) S11、S21、S12和S22。當(dāng)兩個終端均匹配時，S11和S22就分別是端口1和2的反射系數(shù),S21是由1口至2口的傳輸系數(shù)，S12則是反方向的傳輸系數(shù)。當(dāng)某一端口m終端失配時,由終端反射回來的行波又重新進(jìn)入m口。這可以等效地看成是m口仍是匹配的，但有一個行波am入射到m口。這樣，在任意情況下都可以列出各口等效入射、出射行波與散射參數(shù)之間關(guān)系的聯(lián)立方程組。據(jù)此可以解出網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù),如終端失配時的輸入端反射系數(shù)、電壓駐波比、輸入阻抗

6、以及各種正向反向傳輸系數(shù)等。這就是網(wǎng)絡(luò)分析儀的最基本的工作原理。單端口網(wǎng)絡(luò)可視為雙口網(wǎng)絡(luò)的特例，在其中除S11之外，恒有S21=S12=S22。對于多端口網(wǎng)絡(luò),除了一個輸入和一個輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負(fù)載，從而等效為一個雙端口網(wǎng)絡(luò)。輪流選擇各對端口作為等效雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出端，進(jìn)行一系列測量并列出相應(yīng)的方程,即可解得n端口網(wǎng)絡(luò)的全部n2個散射參數(shù),從而求出n端口網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù)。 圖左為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測量S11時測試單元的原理示意，箭頭表示各行波的路徑。信號源 u輸出信號經(jīng)開關(guān)S1和定向耦合器D2輸入到被測網(wǎng)絡(luò)的端口1，這就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b

7、1)經(jīng)定向耦合器 D2和開關(guān)傳到接收機(jī)的測量通道。信號源u的輸出同時經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機(jī)的參考通道，這個信號是正比于a1的。于是雙通道幅度-相位接收機(jī)就測出b1/a1，即測出S11,包括其幅值和相位（或?qū)嵅亢吞摬浚?。測量時,網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負(fù)載R1，以滿足散射參數(shù)所規(guī)定的條件。系統(tǒng)中的另一個定向耦合器D3也終接匹配負(fù)載R2,以免產(chǎn)生不良影響。其余三個S 參數(shù)的測量原理與此類同。圖右為測量不同Smn參數(shù)時各開關(guān)應(yīng)放置的位置。 網(wǎng)絡(luò)分析儀在實際測量之前，先用三個阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器（例如一個短路、一個開路和一個匹配負(fù)載）供儀器進(jìn)行一系列測量，稱為校準(zhǔn)測量。由實測結(jié)果與理想（無儀器誤差時）應(yīng)有

8、的結(jié)果比對，可通過計算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計算機(jī)中，以便對被測件的測量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。在每一頻率點(diǎn)上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。測量步驟和計算都十分復(fù)雜，非人工所能勝任。 上述網(wǎng)絡(luò)分析儀稱為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀，因為儀器有四個端口，分別接到信號源、被測件、測量通道和測量的參考通道。它的缺點(diǎn)是接收機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，誤差模型中并未包括接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差。 1973年又研制出六端口網(wǎng)絡(luò)分析儀。它利用一個由定向耦合器和混合接頭（魔 T）組成的六端口網(wǎng)絡(luò)作為測量單元，除二個端口分別接信號源和被測件之外，其余四個端口均接到幅值檢波器或功率計。通過檢出的四個幅值的適當(dāng)組合，可以求出被測網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)的模和相位。它不必使用復(fù)雜的雙通道接收機(jī)來取得相位信息，從而使測量系統(tǒng)的硬件大為簡化。此外，它有超過必需數(shù)目的冗余測量端口，可以利用冗余數(shù)據(jù)之間互相核