射频通信电路黄卡玛射频网络PPT课件

1、第四章 射频网络 4.1 基本概念 4.2 网络的连接 4.3 网络的特性 4.4 散射参数 4.5 信号流图 第1页/共50页第四章 射频网络 4.1 基本概念 4.1.1 线性网络 4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵 4.1.3 混合矩阵和转移矩阵RF Network第2页/共50页4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵电流电压111121121222vZZivZZi 212111221112212212120000,iiiivvvvZZZZiiii电流=0 O.C. (Open circuit)Impedance Matrix第3页/共50页4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵多端口的网络（Multipo

2、rt network）1111211221222212NNNNNNNNvZZZivZZZivZZZi0knnmmik mvZi VZI第4页/共50页4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵导纳矩阵1111211221222212NNNNNNNNiYYYviYYYviYYYv0knnmmvk miYv IYV电压电流Admittance Matrix第5页/共50页4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵导纳矩阵与阻抗矩阵的关系 IYVZVZYZIVV 1YZ第6页/共50页4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵两端口射频网络的阻抗矩阵Z和导纳矩阵Y121212212100,iivvZZZZii211211221200,

3、iivvZZZZii第7页/共50页4.1.2 阻抗矩阵和导纳矩阵212111221112212212120000,iiiivvvvZZZZiiii第8页/共50页4.1.3 混合矩阵和转移矩阵适合于描述有源器件111121221222vhhiihhv212111221112212212120000,vivivviihhhhivivHybrid Matrix多端口？第9页/共50页4.1.3 混合矩阵和转移矩阵2111100CEBE BCBEBBEBCvvr rvvhiirr1112200CBEBECEBEBCiivvrhvvrr2221100CECBCBEBBEBCvvirrihiirr12

4、2220011BCBECEBEBCiiiihvvrrr输入阻抗电压反馈系数电流放大倍数输出导纳第10页/共50页4.1.3 混合矩阵和转移矩阵 122122vvvABAiiiCD2222111122220000,ivivvviiABCDvivi Chain MatrixABCD Matrix多端口？第11页/共50页4.1.3 混合矩阵和转移矩阵222211112222000011,0,1ivivvviiABCDvivZi 1011PAZ第12页/共50页4.1.3 混合矩阵和转移矩阵22221111222200001,0,1ivivvviiABZCDvivi 101SZA第13页/共50页4

5、.1.3 混合矩阵和转移矩阵 000cossinV zVzjVI zzZi2=0 221201200cossiniivAlvijlCvZ第14页/共50页4.1.3 混合矩阵和转移矩阵 000sincosV zjI ZzI zIz221020120sincosvvvBjZliiDli v2=0 第15页/共50页4.1.3 混合矩阵和转移矩阵00cossinsincosTLljZlAjllZ第16页/共50页4.2 网络的连接 4.2.1 网络的串联Series 4.2.2 网络的并联Parallel 4.2.3 网络的级联Cascading第17页/共50页4.2.1 网络的串联 ZZZ 1

6、11222112212vvvvvvvvvviZi 111vvv111iii第18页/共50页4.2.2 网络的并联 YYY 111222111222iiiiiiiivYiiv 111vvv111iii第19页/共50页4.2.3 网络的级联11112222,AABBiivviivv2121,ABABiivv 第20页/共50页4.2.3 网络的级联12121212AAAAABBBBBvvAiivvAii11211222ABABABABvvvAAiiivAAi 121NNAAAAA ABAAA第21页/共50页4.2.3 网络的级联1210101,1101ABCj LAAAj Cj C 1222

7、321212110101110111ABCj LAAAAj Cj CLCj LjCCjLC CLC第22页/共50页4.3 网络的特性 4.3.1 网络的转换 4.3.2 网络分析的应用第23页/共50页4.3.1 网络的转换阻抗矩阵Z导纳矩阵Y22121220vZiiZ 221111111 112 200vviiYvZ iZ i111 112 2221 122 20vZ iZ ivZ iZ i22221121112212211112221ZZYZZ ZZ ZZZZZ第24页/共50页4.3.1 网络的转换 2212112122122122211121111ZZYYZZZZYYYZZZZZZZ

8、111112221 122 200vviiYvZ iZ i1212112122121ZYZZZZZ 221111111 112 200vviiYvZ iZ i22221121112212211112221ZZYZZ ZZ ZZZZZ第25页/共50页4.3.1 网络的转换例 4-6：请给出从转移矩阵A到阻抗矩阵Z的变换关系。 11122122111AZZACCZZZDDCCC第26页/共50页4.3.2 网络分析的应用第27页/共50页4.3.2 网络分析的应用2222121MLCj LL CAj CLC11111FYR11122122Thhhhh00cossin1sincosTLljZlAj

9、llZ第28页/共50页4.4 散射参数 4.4.1 散射参数概念 4.4.2 散射参数推广 4.4.3 散射参数测量第29页/共50页4.4.1 散射参数概念 1. 散射参数的定义 2. 散射矩阵的特性 3. 散射矩阵的转换第30页/共50页4.4.1 散射参数概念1. 散射参数的定义00ninnVaZVbZ0nnnnnVVVZab0011nnnnnnnIIIVVabZZ00001212nnnnnnaVI ZZbVI ZZ第31页/共50页4.4.1 散射参数概念1. 散射参数的定义212111221112212212120000,aaaabbbbSSSSaaaa111121221222bS

10、SabSSa22*11Re22OUTnnnnPV Iba 22*11Re22INmmmmPV Iab功率关系定义第32页/共50页4.4.1 散射参数概念1. 散射参数的定义当端口II的传输线连接匹配负载Z0时，端口I的电压反射系数2222211100aabVSaV222111101100INaaabVSaV 当端口II连接匹配负载Z0时，两端口网络的正向电压传输系数第33页/共50页4.4.1 散射参数概念1. 散射参数的定义多端口网络0,kiijjakjbSa1111211221222212NNNNNNNNbSSSabSSSabSSSa第34页/共50页4.4.1 散射参数概念2. 散射矩

11、阵的特性在线性无源网络中，如果网络没有包含各向异性介质（如铁氧体材料），则网络是互易网络。 TSSjiijijSS第35页/共50页4.4.1 散射参数概念2. 散射矩阵的特性如果网络是无耗网络，如使用传输线、电容、电感、变压器等无耗元件构成的网络，输入网络的功率应该与网络输出的功率相等。10NiiP *TTaabb *TSSI第36页/共50页4.4.1 散射参数概念2. 散射矩阵的特性无耗互易网络 *TSSI TSS *SSI*112112220S SS S22112122212211SSSS2112SS两端口网络*112112220S SS S1122SS第37页/共50页4.4.1 散

12、射参数概念2. 散射矩阵的转换0nnnnnVVVZab01nnnnnIIIabZ 00VZbaZSIa 0011IabSIaZZ 10ZZSIIS VZI 11221221120211122122111221122111SSS SSZZSSSS SSSS 第38页/共50页4.4.2 散射参数推广 端口阻抗不一致22*11Re22iiiiiPV Iab bSa00001212iiiiiiiiiiaVZ IZbVZ IZ001iiiiiiiiVZabIabZ00iiiiiiVaZVbZ第39页/共50页4.4.2 散射参数推广 链接散射矩阵第40页/共50页4.4.2 散射参数推广 链接散射矩阵

13、2 02 022 011111112212222220,ababaabbTTTTbaba 1212abTba 121NNTTTTT第41页/共50页4.4.3 散射参数测量 矢量网络分析仪第42页/共50页4.5 信号流图(Signal Flow Chart) 信号流图由一些节点和支路按照一定的规则构成。 信号流图的结构非常类似于程序流程图。第43页/共50页4.5 信号流图 1每一个节点指定变量描述流入或流出信号的大小。 2节点分为独立变量节点和非独立变量节点。 独立变量节点描述入归一化射功率波 非独立变量节点描述反射归一化功率波。 3每一个支路指定变量描述流入和流出信号的关系。 4支路进入非独立变量节点，从独立变量节点射出。 5一个节点的变量等于进入节点的支路之和。第44页/共50页4.5 信号流图00000000122122LLLLLLLLLLZZaVZ IIZZZZbVZ IIZZ00LLLLLZZbaZZ 负载的信号流图描述第45页/共50页4.5 信号流图信号员的信号流图描述0000000011221