微波技術(shù)基礎(chǔ)：微波網(wǎng)絡(luò)分析-等效參數(shù)

回顧：第二章傳輸線理論第三章傳輸線和波導(dǎo)波的傳輸模式波的傳播媒質(zhì)長度、傳播常數(shù)和特性阻抗表征的分布元件基于電磁理論回顧：低頻電路：線路尺度＜＜工作波長基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電流定律阻抗基于電路理論在微波傳輸?shù)倪^程中，需要應(yīng)用許多微波元器件。發(fā)送/接收單元示意圖微波網(wǎng)絡(luò)概念第四章微波網(wǎng)絡(luò)分析研究微波網(wǎng)絡(luò)理論的主要目的

(1)分析微波器件、部件和系統(tǒng)的工作特性

(2)微波電路和元器件的綜合設(shè)計(jì)微波網(wǎng)絡(luò)理論建立的基礎(chǔ)(1)電路理論(2)傳輸線理論(3)電磁場(chǎng)理論低頻電路和微波電路的主要區(qū)別？電磁場(chǎng)分析法：利用麥克斯韋方程組加邊界條件求出元件中場(chǎng)分布，再求其傳輸特性。

由于元件的邊界條件復(fù)雜，因此一般求解很困難。分析微波元器件的方法優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)果精確

是“路”分析方法的基礎(chǔ)缺點(diǎn)計(jì)算過程復(fù)雜

計(jì)算工作量大

無法對(duì)復(fù)雜的電路進(jìn)行分析，無法得出系統(tǒng)特性網(wǎng)絡(luò)分析法：在微波系統(tǒng)中，通常關(guān)心元器件的外部傳輸參量，而不關(guān)心其內(nèi)部場(chǎng)分布。因此可采用網(wǎng)絡(luò)法。優(yōu)點(diǎn)方法簡單，可借鑒低頻電路的一些分析方法電路和系統(tǒng)的特性清晰缺點(diǎn)結(jié)果近似

微波電路與系統(tǒng)的完整實(shí)現(xiàn)是兩種方法結(jié)合的結(jié)果微波網(wǎng)絡(luò)分析的基本過程？場(chǎng)路微波網(wǎng)絡(luò)方法

微波網(wǎng)絡(luò)方法：以微波元件及組合系統(tǒng)為對(duì)象，利用等效電路的方法研究它們的傳輸特性及其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的方法。此方法為微波電路和系統(tǒng)的等效電路分析方法。把微波元件用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來等效，應(yīng)用電路和傳輸線理論，求取網(wǎng)絡(luò)各端口間信號(hào)的相互關(guān)系。這種方法不能得到元件內(nèi)部的場(chǎng)分布，工程上關(guān)心的是元件的傳輸特性和反射特性（相對(duì)于端口）。第四章微波網(wǎng)絡(luò)分析本章內(nèi)容及其重難點(diǎn)等效電壓與電流描述微波網(wǎng)絡(luò)的主要的網(wǎng)絡(luò)矩陣參數(shù)及其定義網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的意義與計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)流圖波導(dǎo)的激勵(lì)與耦合

第四章微波網(wǎng)絡(luò)分析微波網(wǎng)絡(luò)的分類按網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)分類

線性網(wǎng)絡(luò)（無源網(wǎng)絡(luò)）非線性網(wǎng)絡(luò)（有源網(wǎng)絡(luò)）互易網(wǎng)絡(luò)非互易網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)包含微波有源器件的網(wǎng)絡(luò)微波有源器件可以產(chǎn)生微波能量或?qū)ξ⒉ㄐ盘?hào)進(jìn)行放大。常見的有源器件有：振蕩器，放大器，微波管等等。無源網(wǎng)絡(luò)只包含線性互易元件的網(wǎng)絡(luò)互易網(wǎng)絡(luò)一般說來，內(nèi)部含有磁化鐵氧體、磁化等離子體、晶體、有源器件的微波網(wǎng)絡(luò)才是非互易網(wǎng)絡(luò)。例如，一根常規(guī)的微波波導(dǎo)，無論從那個(gè)端口輸入微波能量，其傳輸特性都是相同的，因此，它是互易網(wǎng)絡(luò)。非互易網(wǎng)絡(luò)

如果在波導(dǎo)中放置一條磁化鐵氧體，則當(dāng)微波能量從不同的端口輸入時(shí)，其傳輸特性就完全不同。這種內(nèi)部放置了磁化鐵氧體的波導(dǎo)，就是所謂隔離器。隔離器只能單向傳輸微波功率，是非互易網(wǎng)絡(luò)。按網(wǎng)絡(luò)的端口分類單端口網(wǎng)絡(luò)雙端口網(wǎng)絡(luò)三端口網(wǎng)絡(luò)

N端口網(wǎng)絡(luò)本章主要內(nèi)容等效電壓和電流的概念；阻抗的概念；阻抗和導(dǎo)納矩陣散射矩陣傳輸矩陣4.1等效電壓與電流和阻抗傳輸線的等效電壓和電流概念在微波頻率下,電壓和電流的直接測(cè)量困難。TEM傳輸線存在著唯一的電壓和電流定義，由此定義的傳輸線特征阻抗等參量也是唯一的。TEM模的電壓和電流以平行雙導(dǎo)線為例以帶狀線為例非TEM模式的等效電壓與電流特點(diǎn)定義不唯一與傳播模式有關(guān)特征阻抗的絕對(duì)值無意義，常常采用歸一值非TEM傳輸線的電壓與電流定義不唯一，導(dǎo)致由此定義的傳輸線特征阻抗定義不唯一以矩形波導(dǎo)為例引入“路”的方法引入“等效電壓”與“等效電流”的概念

等效電壓、電流和阻抗非TEM模式等效電壓和電流定義的基本思路1.電壓正比于橫向電場(chǎng)，電流正比于橫向磁場(chǎng)2.等效電壓和電流的乘積必須等于該模式的功率流3.入射波電壓和入射波電流的比值為傳輸線特征阻抗一般歸一為1

等效電壓、電流和阻抗橫向電場(chǎng)和磁場(chǎng)與等效電壓和電流的關(guān)系等效原則——保持功率不變例如，設(shè)正向行波為其中et和ht分別表示橫向電場(chǎng)和磁場(chǎng)在傳輸線橫截面上的分布由功率不變的原則，必須有顯然有這是等效電壓和電流滿足的基本條件，這樣定義的電壓和電流又稱為模式矢量電壓和電流。

等效電壓、電流和阻抗矩形波導(dǎo)TE10模的等效電壓和電流設(shè)令以矩形波導(dǎo)的TE10模為例顯然有等效電壓和電流等效電壓等效電流波阻抗等效電壓和電流的比值是波阻抗而不能完全替代傳輸線的特征阻抗，因此不能正確反映傳輸線的工作狀況等效電壓、等效電流和阻抗的歸一化例：矩形波導(dǎo)TE10模的波阻抗為即，兩個(gè)寬度相同，高度不同的波導(dǎo)波阻抗是相同的，但它們相連接時(shí)，連接處顯然會(huì)出現(xiàn)反射，而用波阻抗來代替特征阻抗得