第3章微波網(wǎng)絡(luò)-微波技術(shù)與天線第2課件

任何一個微波系統(tǒng)都是由各種微波元件和微波傳輸線組成的。微波元件的內(nèi)部隨用途不同結(jié)構(gòu)也不同，多種多樣，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)往往是不連續(xù)的非均勻區(qū)域，若把連接微波元件的均勻微帶傳輸線看作一個整體，若用上一章的“場解”的方法求解，由于復(fù)雜的邊界條件，問題將會變得更為復(fù)雜，甚至不能求解。另一種所謂“路”的分析方法，即“等效電路”法，第3章微波網(wǎng)絡(luò)第3章微波網(wǎng)絡(luò)3.2微波傳輸線等效為雙線將傳輸線等效為雙線，首先要解決將波導(dǎo)傳輸線等效為雙線問題。3.2.1波導(dǎo)傳輸線等效為雙線為了定義任意截面沿z方向單模傳輸?shù)木鶆虿▽?dǎo)參考面上的模式電壓和模式電流，一般作如下規(guī)定：第3章微波網(wǎng)絡(luò)(1)令模式電壓U(z)正比于橫向電場Et

；模式電流I(z)正比于橫向磁場Ht

(2)模式電壓與模式電流共軛的乘積的實部等于平均傳輸功率(3)模式電壓與模式電流之比等于模式特性阻抗對于任意波導(dǎo)，無論TM波還是TE波都可表示為、代表橫向場的模式橫向分布函數(shù),

則波導(dǎo)傳輸線上的功率為第3章微波網(wǎng)絡(luò)由規(guī)定（2）可知，波導(dǎo)的傳輸功率為于是有根據(jù)長線理論，長線上的傳輸功率為只要雙線上的電壓、電流用波導(dǎo)的模式電壓、模式電流代替，就可以將波導(dǎo)傳輸線等效為雙線，原因是兩者功率相同。第3章微波網(wǎng)絡(luò)歸一化的電壓與電流設(shè)新的模式電壓電流分別為，，則，，功率但是，新的模式電壓電流定義的特性阻抗不相等可見，由于模式電壓電流的不唯一，導(dǎo)致特性阻抗不唯一確定。第3章微波網(wǎng)絡(luò)通過歸一化的阻抗，引入歸一化的電壓與歸一化的電流，因為歸一化的阻抗是唯一的，原因是微波測量中，反射系數(shù)是唯一確定的量，歸一化的阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系為為確保，第3章微波網(wǎng)絡(luò)第一章內(nèi)容可知，傳輸線上的電壓、電流是入射波與反射波的疊加引入歸一化電壓和歸一化電流后功率為第3章微波網(wǎng)絡(luò)圖3-1多模傳輸線的等效圖2.不均勻區(qū)域等效為網(wǎng)絡(luò)第3章微波網(wǎng)絡(luò)3.3雙端口網(wǎng)絡(luò)第3章微波網(wǎng)絡(luò)

圖3－2雙端口網(wǎng)絡(luò)電壓和電流之間的關(guān)系為矩陣形式或第3章微波網(wǎng)絡(luò)表示端口2（面）開路時，端口1（面）的輸入阻抗；

表示端口1（面）開路時，端口2（面）的輸入阻抗；表示端口1開路時，端口2至端口1的互阻抗表示端口2開路時，端口1至端口2的互阻抗。第3章微波網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)特性（a）無耗網(wǎng)絡(luò)

Z矩陣中所有的參數(shù)均為純虛數(shù)(b)互易網(wǎng)絡(luò)(c)對稱網(wǎng)絡(luò)，第3章微波網(wǎng)絡(luò)對各端口的電壓、電流及特性阻抗歸一化圖3-3歸一化雙端口網(wǎng)絡(luò)第3章微波網(wǎng)絡(luò)寫成矩陣形式其中第3章微波網(wǎng)絡(luò)3.3.2導(dǎo)納矩陣在上述的雙端口網(wǎng)絡(luò)中，描述了電壓和電流的線性關(guān)系，同樣也可描述電流與電壓的線性關(guān)系，即矩陣形式第3章微波網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣Y中的各參數(shù)的物理意義表示端口2短路時，端口1的輸入導(dǎo)納

表示端口1短路時，端口2的輸入導(dǎo)納；

表示端口1短路時，端口2至端口1的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納；表示端口2短路時，端口1至端口2的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。第3章微波網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)特性（a）無耗網(wǎng)絡(luò)Y矩陣中所有的參數(shù)均為純虛數(shù)(b)互易網(wǎng)絡(luò)(c)對稱網(wǎng)絡(luò)，第3章微波網(wǎng)絡(luò)歸一化處理,,,得其中,第3章微波網(wǎng)絡(luò)例題

3-1求如圖3-4所示雙端口網(wǎng)絡(luò)的Z矩陣和Y矩陣。圖3-4雙端口網(wǎng)絡(luò)解：根據(jù)阻抗矩陣定義，，阻抗矩陣為導(dǎo)納矩陣第3章微波網(wǎng)絡(luò)例題

3-2求如圖3-5所示電路的阻抗參數(shù)矩陣解：根據(jù)阻抗參數(shù)定義圖3-5型網(wǎng)絡(luò)電路，，阻抗矩陣為第3章微波網(wǎng)絡(luò)3.3.3轉(zhuǎn)移矩陣圖3-6雙端口網(wǎng)絡(luò)把輸出量（）作為自變量，輸入量（，，）為因變量得轉(zhuǎn)移參數(shù)方程矩陣形式第3章微波網(wǎng)絡(luò)A參數(shù)的物理意義表述如下表示端口2開路時的電壓轉(zhuǎn)移系數(shù)；表示端口2短路時的電流轉(zhuǎn)移系數(shù)；表示端口2短路時的轉(zhuǎn)移阻抗；表示端口2開路時的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。第3章微波網(wǎng)絡(luò)(1)．歸一化的A參數(shù)將網(wǎng)絡(luò)各端口電壓、電流對自身特性阻抗歸一化，，，，矩陣形式第3章微波網(wǎng)絡(luò)式中稱為歸一化的轉(zhuǎn)移參數(shù)矩陣(2)A參數(shù)的性質(zhì)導(dǎo)出A參數(shù)和Z參數(shù)的關(guān)系第3章微波網(wǎng)絡(luò)（a）無耗網(wǎng)絡(luò)由于Z矩陣中所有的參數(shù)均為純虛數(shù)，由上式看出，應(yīng)為虛數(shù)，而，均為實數(shù)；(b)互易網(wǎng)絡(luò)由于，得出或(c)對稱網(wǎng)絡(luò)由于，，可見，，第3章微波網(wǎng)絡(luò)(3)A參數(shù)的應(yīng)用(a)雙端口級聯(lián)系統(tǒng)的應(yīng)用圖3-7n個雙端口網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)系統(tǒng)式中第3章微波網(wǎng)絡(luò)(b)求輸入阻抗利用方程由于輸出端阻抗輸入阻抗歸一化例題3-3求長為的無耗傳輸線的A矩陣及第3章微波網(wǎng)絡(luò)矩陣。解：對于無耗傳輸線，由傳輸線理論令得第3章微波網(wǎng)絡(luò)第3章微波網(wǎng)絡(luò)例題3-4分別計算圖3-8所示三種電路圖的A矩陣及矩陣。圖3-8例題3-4第3章微波網(wǎng)絡(luò)解:(a)當(dāng)時,,得，當(dāng)時,,得，=0

所以有歸一化第3章微波網(wǎng)絡(luò)(b)由圖可知