电网络第4章多端和多端口网络讲义课件

1、第4章 多端和多端口网络内容提要 本章用节点电压法分析多端和多端口网络的特性。首先，引入无源多端口网络的短路参数、开路参数和混合参数的概念和计算。其次，给出含源多端口网络的诺顿等效电路、戴维南等效电路，以及混合等效电路。最后，介绍多端网络的不定导纳矩阵、不定阻抗矩阵、多端网络的各种联接方式和多端网络的星型等效电路。第4章 多端和多端口网络内容提要 本章用节点电多口网络在微波工程中承担分路(功率分配)、和差、环行、耦合等等重要功能。多口网络在微波工程中承担分路(功率分配)、和差、二端网络（two-terminal network） 四端网络（four-terminal network）+_PuS

2、AR理想变压器 n:1滤波器电路 RCC 复习:二端口网络二端网络（two-terminal network） 端口 （port） 端口由一对端钮构成，且 满足从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。 二端口（two-port） 当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为 二端口。uii+-线性RLCM受控源i1i2i2i1u1u2+-+-端口 （port） 端口由一对端钮构成，二端口与四端网络 二端口 i2i1i1i2具有公共端的二端口 i2i1i1i2四端网络 i4i3i1i2二端口与四端网络 二端口 i2i1i1i2具不满足端口条件 1-1 ， 2-2 是二端口。3-3 ，

3、4-4 不是二端口，是四端网络。例 i1i2i2i1u1+u2+2211Rii1i23344-因为不满足端口条件 1-1 ， 2-2 是约定（1）本章讨论范围 网络内部含有线性 R，L，C，M与线性受控源，不含独立源。 （2）参考方向线性RLCM受控源i1i2i2i1u1u2+-+-1122 （3）在讨论参数和参数方程时，端口电压、电流均采用相量或象函数。返回目录约定（1）本章讨论范围 网络内部含有线性 R，3. 研究二端口网络的意义（1）两端口应用很广，其分析方法易推广应用于n端口网络；（2）大网络可以分割成许多子网络（两端口）进行分析；（3）仅研究端口特性时，可以用二端口网络的电路模型进

4、行研究。4. 分析方法（1）分析前提：讨论初始条件为零的无源二端口网络；（2）找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方 程，这些方程通过一些参数来表示。下 页上 页返 回3. 研究二端口网络的意义（1）两端口应用很广，其分析方法易二端口的参数和方程 端口电压、电流关系可由六种不同的方程来表示，即可用六套参数描述二端口。+-线性无源表示端口电压和电流关系的物理量有4个：，。二端口的参数和方程 端口电压、电流关系可由六称为Y 参数矩阵。端口电流 可视为 共同作用产生。 Y 参数方程 令 矩阵形式为 若网络内部无受控源(满足互易定理) ，则Y12= Y21称为Y 参数矩阵。端口电流 可视为 YY参数

5、的实验测定 2-2 短路1-1入端导纳 2-2 短路转移导纳 +-线性无源 2-2 短路 实验电路图 Y参数的实验测定 2-2 短路2-2 短路+-线性Y 参数也称为短路导纳（short admittance）参数。 1-1 短路2-2入端导纳 1-1 短路转移导纳 +-线性无源 1-1 短路 Y 参数也称为短路导纳（short admittance）4.1 无源多端口网络的短路参数4.1.1 短路参数的定义第4章 多端和多端口网络端口电流的成对性 m 端口网络 4.1 无源多端口网络的短路参数4.1.1 短路参数的定义第第4章 多端和多端口网络 短路参数矩阵第4章 多端和多端口网络 第4章

6、多端和多端口网络Y 的对角元 Y 的非对角元 互易网络 第4章 多端和多端口网络Y 的对角元 Y 的非对角元 互第4章 多端和多端口网络4.1.2利用节点法计算短路参数(1)仍采用图2 -1 的复合支路 假设(2)端口支路均存在串联导纳 (3)支路编号先端口支路，再内部支路，且顺次编写， (4)定义筛选矩阵 通过计算，可分别得到开路参数的每列参数。第4章 多端和多端口网络4.1.2利用节点法计算短路参数第4章 多端和多端口网络端口支路 端口支路电流Y 的某第一列 节点电压法计算Y 的第一列 已知信息第4章 多端和多端口网络端口支路 端口支路电流Y 的某第第4章 多端和多端口网络Y 的第一列 Y

7、 的第一列 Y 的第2列 电压源第4章 多端和多端口网络Y 的第一列 Y 的第一列 Y 第4章 多端和多端口网络 和 两个多端口网络各对应端点相联称为并联 存在有效性问题 此结构一定有效 第4章 多端和多端口网络 和 两个多端口网络各对应端点相联称为并联?两个多端口网络各对应端点相联称为并联?并联：1端口并联，2端口并联 +-+-YY +-+-Y +-+-并联：1端口并联，2端口并联 +-+-YY并联后 +-+-YY +-+-Y +-+-并联后 +-+-YY +-+-Y +可得结论 二端口并联所得复合二端口的Y参数矩阵等于两个二端口Y 参数矩阵相加。可得结论 二端口并联所得复合二端口的Y参数矩

8、阵 两个二端口并联时，其端口条件可能被破坏, 此时上述关系式就不成立。注意 102A1A1A1A52.510V+-5V-+2A2A1A1A 1A1A2.52.510V-+5V-+ 1A短路导纳参数Y Y 短路导纳参数Y Y例 二端口1 二端口2 两个二端口并联时，其端口条件可不是二端口不是二端口 并联后原来两个二端口的端口条件不再成立，称为不正规连接，则并联后的Y参数不能用原来的Y参数相加得到，即1052.52.52.510V+-5V-+4A4A2A4A-1A1A2A00 2A1A1A二端口1和二端口2并联 1A1A2A是二端口 不是二端口不是二端口 并联后原来两个二 具有公共端的二端口，将公

9、共端并在一起将不会破坏端口条件。例端口条件不会破坏 RfR1R2R1R2Rf 具有公共端的二端口，将公共端并在一起将不会破电网络第4章多端和多端口网络讲义课件4.2 无源多端口网络的开路参数4.2.1开路参数的定义第4章 多端和多端口网络Z 的对角元 Z 的非对角元 4.2 无源多端口网络的开路参数4.2.1开路参数的定义第4第4章 多端和多端口网络4.2.2 利用节点法计算开路参数（1）设端口无串联阻抗 （2）并联于端口的导纳即作为端口支路 电l流源第4章 多端和多端口网络4.2.2 利用节点法计算开路参H 参数方程矩阵形式+-+-线性无源H 参数（混合参数）和方程 （hybrid para

10、meters）H 参数方程矩阵形式+-+-线性H 参数（混合参数）和方程 H 参数的实验测定互易二端口对称二端口 开路参数 短路参数 +-线性无源 2-2 短路 +-线性无源 1-1 开路 +-H 参数的实验测定互易二端口对称二端口 开路参数 短路例 求所示电路的H参数+-+- R1 R2端口电压、电流方程 例 求所示电路的H参数+-+- R1 R2端口电压、电4.3无源多端口网络的混合参数4.3.1混合参数的定义第4章 多端和多端口网络端口变量描述一类端口二类端口4.3无源多端口网络的混合参数4.3.1混合参数的定义第4章第4章 多端和多端口网络混合参数矩阵H11 的对角元 H11 的非对角

11、元 互易网络 第4章 多端和多端口网络混合参数矩阵H11 的对角元 H第4章 多端和多端口网络H22 的对角元 H22 的非对角元 H12 的元素 H21 的元素 第4章 多端和多端口网络H22 的对角元 H22 的非对4.3.2 利用节点法计算混合参数第4章 多端和多端口网络(1)直接串联在一类端口的阻抗和并联在二类端口的导纳均先移走 假设()一类端口存在并联导纳，二类端口均存在串联导纳 (3)定义筛选矩阵4.3.2 利用节点法计算混合参数第4章 多端和多端口网第4章 多端和多端口网络H 的第一列 当同理得混合参数矩阵第4章 多端和多端口网络H 的第一列 当同理得混合参数矩4.3.3 短路参

12、数、开路参数和混合参数矩阵的关系第4章 多端和多端口网络全部端口按一、二类端口分块，多端口特性可分别表示为 4.3.3 短路参数、开路参数和混合参数矩阵的关系第4章 4.4含源多端口网络的等效电路4.4.1含源多端口网络的诺顿等效电路第4章 多端和多端口网络4.4含源多端口网络的等效电路4.4.1含源多端口网络的诺顿4.4.2含源多端口网络的戴维南等效电路第4章 多端和多端口网络4.4.2含源多端口网络的戴维南等效电路第4章 多端和多4.3.3 含源多端口网络的混合等效电路第4章 多端和多端口网络4.3.3 含源多端口网络的混合等效电路第4章 多端和多4.5.1 不定导纳矩阵的定义4.5 多端

13、网络的不定导纳矩阵第4章 多端和多端口网络 4.5.1 不定导纳矩阵的定义4.5 多端网络的不定导纳矩阵第4章 多端和多端口网络每列元素和为零 每一行元素相加也为零 不定导纳矩阵 定导纳矩阵 划去m 行m 列添加1 行1 列第4章 多端和多端口网络每列元素和为零 每一4.5.2 的等余因子第4章 多端和多端口网络性质 一阶余因式均相同 等余因式导纳矩阵 同理一阶余因式均相同 4.5.2 的等余因子第4章 多端和多端口网4.5.3 的并端第4章 多端和多端口网络并端 多端网络任二端点k 和j并起来接于外部 并端后端点数减少 端口变量的改变的改变4.5.3 的并端第4章 多端和多端口网络并4.5.

14、4 的并联第4章 多端和多端口网络不存在有效性问题 两个端点不等的多端网络之间可进行 4.5.4 的并联第4章 多端和多端口网络不4.5.5 端点的收缩第4章 多端和多端口网络收缩 端数变少了的多端网络 收缩为内部节点收缩为内部节点每一节点作为端点（包括参考点）的多端网络 外部端子内部节点4.5.5 端点的收缩第4章 多端和多端口网络收缩 端4.6 多端网络的不定阻抗矩阵第4章 多端和多端口网络m 端子 m 端口网络 多端子参数多端口参数具有公共回路的多端口网络（简称为共圈） 4.6 多端网络的不定阻抗矩阵第4章 多端和多端口网络m第4章 多端和多端口网络不定阻抗矩阵 每列元素和为零 每一行元

15、素相加也为零 不定阻抗矩阵 定阻抗矩阵 划去m 行m 列添加1 行1 列第4章 多端和多端口网络不定阻抗矩阵 每列元素和为零 4.7 多端网络的星形等效电路第4章 多端和多端口网络受控源4.7 多端网络的星形等效电路第4章 多端和多端口网络第4章 多端和多端口网络多端网络的等效电路 Y 参数第4章 多端和多端口网络多端网络的等效电路 Y 参数第4章 多端和多端口网络受控源第4章 多端和多端口网络受控源第4章 多端和多端口网络Z 参数第4章 多端和多端口网络Z 参数小结第4章 多端和多端口网络 无源多端口网络伏安特性的表征参数：Y Z H 三者可相互表征 有源多端口网络也可以简化。利用戴维南定理、诺顿定理可分别得到有源多端口网络的戴维南等效电路、诺顿等效电路。对不同端口分别用戴维南定理和诺顿定理就得到