第九章微波网络的基本概念与基本参数

第九章微波网络的基本概念与基本参数第一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四一、研究微波系统的方法

研究微波系统的方法：1)电磁场理论的方法应用麦克斯韦方程组，结合系统边界条件，求解出系统中电磁场的空间分布，从而得出其工作特性。2)网络理论的方法把一个微波系统用一个网络来等效，从而把一个本质上是电磁场的问题化为一个网络的问题，然后利用网络理论来进行分析，求解出系统各个端口之间信号的相互关系。电磁场理论的方法是严格的，原则上是普遍适用的，但是其数学运算较繁，仅对于少数具有规则边界和均匀介质填充的问题才能够严格求解。第二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

网络理论的方法是近似的，它采用网络参量来描述网络的特性，它仅能得出系统的外部特性，而不能得出系统内部区域的电磁场分布。

采用网络理论的优点是网络参量可以测定，而且网络理论比电磁场理论更容易被理解和掌握。实际上电磁场理论、网络理论及实验分析三者是相辅相成的，实际中应根据所研究的对象，选取适当的研究方法。第三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二、如何将微波系统化为微波网络

任何微波系统或元件都可看成是由某些边界封闭的不均匀区和几路与外界相连的微波均匀传输线所组成的，如下图所示。微波系统及其等效电路

不均匀区：是指与均匀传输线具有不同边界或不同介质的区域，如波导中的膜片、金属杆等。在不均匀区域(V)及其邻近区域(V1、V2)，虽然满足电磁场的边界条件，但场分布是复杂的。第四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四微波系统及其等效电路

在V1、V2中它们可以表示为多种传输模式的某种叠加，但是由于在均匀传输线中通常只允许单模传输，而所有其他高次模都将被截止，从而在远离不均匀区的传输线远区(W1、W2)中就只剩有单一工作模式的传输波。把微波系统化为微波网络的基本步骤是：

1．选定微波系统与外界相连接的参考面，它应是单模均匀传输的横截面(在远区)。第五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四微波系统及其等效电路

2．把参考面以内的不均匀区等效为微波网络。

3．把参考面以外的单模均匀传输线等效为平行双线传输线，如下图所示。

网络的特性是用网络参量来描述的，网络参量可用电磁场理论严格计算，也可直接利用实验测量的方法来得到。第六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四三、微波网络的分类

微波网络(MicrowaveNetwork)可以按不同的方法进行分类。按照与网络连接的传输线数目，微波网络可分为单端口、双端口、三端口和四端口网络等。由于网络的一个端口有两根导线，因此又可以分别称它们为二端、四端、六端和八端网络等。按端口或导线划分单端口(二端)网络双端口(四端)网络三端口(六端)网络四端口(八端)网络端口数超过五以上的网络在实践中很少遇到。第七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四按照网络的特性是否与所通过的电磁波的场强有关，微波网络可分成线性的和非线性的两大类。按照网络的特性是否线性划分线性网络非线性网络微波系统内部的媒质是线性的，即媒质的介电常数、磁导率和电导率的值与所加的电磁场强无关，该网络的特性参量也与场强无关，这种具有线性媒质的微波系统所构成的网络称为线性微波网络；反之则称为非线性微波网络。

第八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四按照网络的特性是否可逆，微波网络可分为可逆（互易）的和不可逆（非互易）的两大类。

按照网络的特性是否可逆划分可逆（互易）网络不可逆（非互易）网络当微波系统内部的媒质是可逆的，即媒质的介电常数、磁导率和电导率的值与电磁波的传输方向无关时，该网络的特性亦是可逆的。这种具有可逆媒质的微波系统所构成的网络称为可逆网络，亦称为互易网络。

反之，则称为不可逆网络(或非互易网络)，这时媒质的参量及网络的特性与电磁波的传输方向有关，如某些含铁氧体的微波网络就是不可逆网络。第九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

按照微波网络内部是否具有功率损耗可分成无耗与有耗的两大类；按照微波网络是否具有对称性可分成对称的与非对称的两大类。按照网络的特性是否有耗划分有耗网络无耗网络按照网络的特性是否对称划分对称网络非对称网络第十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四微波传输线和平行双线的等效一、微波传输线中的等效电压和等效电流二、等效电压、等效电流和阻抗的归一化第十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四一、微波传输线中的等效电压和等效电流

在平行双线传输线中，基本参量是电压和电流，它们具有明确的物理意义，而且可进行直接测量。在微波传输线中，分布参数效应显著，传输线横截面上的电压和电流已无明确的物理意义，不能测量。因此，欲将微波传输线与平行双线传输线进行等效，必须在微波传输线中引入等效电压和等效电流的概念。在微波系统中，功率是可以直接测量的基本参量之一。因此，可以根据微波传输线与等效平行双线传输线传输功率相等的原则来引入等效电压和等效电流。第十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

由波印亭定理可知，通过微波传输线的复功率为上式中，ET，HT分别为电场和磁场的横向分矢量。上式表明，微波传输线中的纵向传输功率仅与电场和磁场的横向分矢量有关，而与它们的纵向分矢量无关。在平行双线传输线中，通过传输线的复功率为第十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四ET=iEx+jEy，HT=iHx+jHy

ET=eE+eE

，

HT=eH+eH微波传输线中的等效电压V(z)和等效电流I(z)分别与它的横向电场和磁场成正比，即

ET(u,v,z)=e(u,v)

V(z)HT=(u,v,z)=h(u,v)

I(z)上式中，e(u,v)和h(u,v)是二维矢量实函数，它们表示工作模式的场在传输线横截面上的分布，分别称为电压波型函数和电流波型函数。第十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四ET(u,v,z)=e(u,v)

V(z)HT=(u,v,z)=h(u,v)

I(z)上式中，e(u,v)和h(u,v)分别称为电压波型函数和电流波型函数；V(z)、I(z)是一维标量复函数，分别称为等效电压和等效电流。对于矩形波导，波型函数中的(u,v)代表(x,y)，对于圆形波导，(u,v)代表(r,j)。于是，功率表达式可以改写为上面两个功率公式相比较，可知波型函数应满足下面关系第十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四ET(u,v,z)=e(u,v)

V(z)HT(u,v,z)=h(u,v)

I(z)通过上面关系确定的等效电压和等效电流仍然不是惟一的。还必须规定传输线上等效电压与等效电流之比等于它所在横截面处的输入阻抗，即上式中，是该横截面处的电压反射系数，Z0是传输线的特性阻抗。因为反射系数是可以直接测量的，其值是惟一的，这样只要确定了

Z0的值，V(z)和

I(z)的值也就分别惟一地确定了。第十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二、等效电压、等效电流和阻抗的归一化实际中，微波系统的许多特性取决于输入阻抗和特性阻抗的比值。将这一比值定义为归一化阻抗，即

与归一化阻抗对应的等效电压v

和等效电流

i

分别称为归一化等效电压和归一化等效电流。它们与非归一化等效电压V、等效电流I

的关系应满足功率相等条件及阻抗关系，即

求解上式得第十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四注意：归一化参量v

和i

不具有电压和电流的量纲,已经不再具有电路中原来的电压和电流的意义。归一化电压和归一化电流的引入只是为了处理问题的方便。第十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四微波网络参量一、网络参考面二、微波网络参量的定义三、网络参量间的相互关系四、网络参量的性质五、常用基本电路单元的网络参量六、参考面移动时网络参量的变化第十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

微波电路中的不均匀性可等效为微波网络，n路微波传输线所构成的微波接头或具有

n个端口的微波元件都可作为一个多端口微波网络来处理。一、网络参考面为了研究微波网络，首先必须确定微波网络与其相连的等效平行双线传输线的分界面，即网络参考面，如下图

中的T1

和

T2。微波系统及其等效电路

第二十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四网络参考面位置的选择原则：第一，参考面必须是微波传输线的横截面，因为这样参考面上的场为横向场，从而参考面上的等效电压、等效电流才有确切意义。第二，对于单模传输线，参考面通常应选择在高次模可忽略的远离不均匀性的远区。第三，除了上述限制外，参考面位置的选择是任意的，可根据解决问题的方便而定。注意：网络参考面一经选定，网络的所有参量都是对于这种选定的参考面而定的，如果改变参考面，则网络的各参量也必定跟着一起改变，网络将变成另外一个网络。

第二十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二、微波网络参量的定义任何复杂的微波元件都可以用一个网络来代替，并可用网络端口参考面上两个选定的变量及其相互关系来描述特性。

对于n

端口网络，可用n

个方程来描述其特性。如果网络是线性的，则这些方程就是线性方程，方程中的系数完全由网络本身确定，在网络理论中将这些系数称为网络参量。

若选定端口参考面上的变量为电压和电流，就得到Z

参量、Y

参量和A

参量；若选定端口参考面上的变量为入射波电压和反射波电压就得到s

参量和t

参量。下面以二端口网络为例逐一介绍。第二十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四1．阻抗参量Z(ZParameter)下图给出了二端口网络两个端口电压和电流的示意图。二端口网络电压、电流的示意图

V1V2

(1)端口参考面T1处的电压为V1，电流为I1；(2)端口参考面T2处的电压为V2，电流为I2

。阻抗参量是用两个端口电流表示两个端口电压的参量第二十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2上式也可以表示为矩阵形式也可简单表示为[V]=[Z][I]可见，由Z

参量可将两端口的电压和电流联系起来。Z

参量是由电流来表示电压的参量。第二十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2二端口网络共有4个阻抗参量，分别定义如下：

T2面开路(I2=0)时，T1面的输入阻抗定义为

T1面开路(I1=0)时，T2面的输入阻抗定义为

第二十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2

T1

面开路(I1=0)时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗为

T2

面开路(I2=0)时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗为

第二十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

在微波网络中，为了理论分析的普遍性，常把各端口电压、电流对端口传输线的特性阻抗归一化。若T1和T2面外接传输线的特性阻抗分别为Z01、Z02，则以Z01作为参考阻抗对V1和I1归一化，以Z02作为参考阻抗对V2和I2归一化。于是可以把改写为第二十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四把上式改写成归一化参量的形式，即上式中，两个端口的归一化电压和电流分别为而网络的归一化阻抗参量分别为第二十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2也可以表示为矩阵形式，即把下图中的参量改用归一化参量来表示。v1v2i1i24个阻抗参量都是在对方端口开路，电流为0的前提下定义的。第二十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四2．导纳参量Y(YParameter)二端口网络电压、电流的示意图

V1V2导纳参量是用两个端口电压表示两个端口电流的参量上式也可以用矩阵来表示第三十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2由上式可以为导纳参量做出定义。T2

面短路(V2=0)时，T1

面的输入导纳定义为T1

面短路(V1=0)时，T2

面的输入导纳定义为第三十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2T1面短路(V1=0)，端口(2)至端口(1)的转移导纳为T2面短路(V2=0)，端口(1)至端口(2)的转移导纳为第三十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2比较Z参量和Y参量注意：虽然两种参量都是反映两个端口电压和电流关系之间的关系，但是对应的元素却不是互为倒数关系。因为阻抗参量是在两个端口分别开路的前提下定义的；而导纳参量是在两个端口分别短路的前提下定义的。第三十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2v1v2i1i2若T1面和T2面外接传输线的特性导纳分别为Y01和Y02，则对导纳方程式中的电压、电流归一化便得上式中端口(1)和端口(2)的归一化电流与归一化电压归一化导纳参量与非归一化导纳参量之间的关系为第三十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2v1v2i1i2

归一化导纳参量也可以表示为矩阵形式，即第三十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四3．转移参量A(AParameter)二端口网络电压、电流的示意图

V1V2在二端口网络中，转移参量是用端口(2)的电压和电流表示端口(1)电压和电流的参量或用矩阵表示为A矩阵也叫ABCD矩阵第三十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2在端口(2)开路(I2=0)时，定义电压转移系数为在端口(2)短路(V2=0)时，定义电流转移系数为第三十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2在端口(2)短路(V2=0)时，可定义转移阻抗为在端口(2)短路(V2=0)时，可定义转移导纳为第三十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四图4.3-1二端口网络电压、电流的示意图

V1V2T2

面短路(V2=0)时的转移阻抗T1

面开路(I1=0)时的转移阻抗T2

面开路(I2=0)时的转移导纳T1面短路(V1=0)时的转移导纳两种转移阻抗不同；两种转移导纳也不同。第三十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四图4.3-1二端口网络电压、电流的示意图

V1V2

用

Z01、Z02

对

A参量方程式归一化得上式中称为归一化转移参量，它们都是无量纲的参数。第四十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络电压、电流的示意图

V1V2归一化

a

参量方程式也可以表示为矩阵形式，即第四十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四在微波电路的分析和综合中，常用A

参量来表示电路的各种性能指标，如若在网络输出端的(2)端口连接负载阻抗为的负载(I2

前的负号表示与示意图中的电流正方向相反)，则其输入端(1)端口的输入阻抗为第四十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四4．散射参量s(sParameter)

Z参量、Y参量及A参量都是表示端口间电压、电流关系的参量。

但是，在微波网络中，测量各端口上的电压和电流是困难的，因此这些参量难以测量。

在微波网络中，应用最广泛的是便于测量的散射参量。

散射参量有归一化和非归一化之分，通常所说的散射参量是指归一化散射参量，用

s

表示，它给出的是各端口归一化入、反射波电压之间的关系；

而非归一化散射参量则称为电压散射参量，用

S

表示，它给出的是各端口非归一化的入、反射波电压之间的关系。

实际工作中最常用的散射参量是归一化散射参量。第四十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四对于微波网络来说，通常用斜体的小写字母“i

”表示第i个端口。如对二端口网络来说，取i=1，2。为了避免混淆，改用上标“+”表示入射波，即进入网络的波；“-”表示反射波，即离开网络的波。注意：“+”，“-”是相对的。如对“2”端口是入射波，而对负载就是反射波了。下面给出了分析二端口网络归一化散射参量的示意图。二端口网络入、反射波示意图第四十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图归一化散射参量是用各端口入射波表示反射波的参量。用散射参量表示的归一化入、反射波电压的关系为写成矩阵形式或简写成[v]=[s][v]第四十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图归一化散射参量各参量的物理含义：端口(2)接匹配负载时，端口(1)的电压反射系数端口(1)接匹配负载时，端口(2)的电压反射系数第四十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图

端口(1)接匹配负载时，端口(2)到端口(1)的归一化电压传输系数端口(2)接匹配负载时，端口(1)到端口(2)的归一化电压传输系数第四十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

二端口网络入、反射波示意图由上式可知，各归一化散射参量都是无量纲的。电压散射参量S描述各端口非归一化入、反射波电压

V、V

之间的关系。第四十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图电压散射参量的方程式为或用矩阵来表示已知，两个端口的归一化电压为第四十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图

比较两种散射参量方程式便可确定两种散射参量对应元素Sij

与sij之间的关系为第五十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图在微波网络分析中，当各端口所接传输线的特性阻抗相同时，采用散射参量s较为方便；而当各端口所接传输线的特性阻抗不同时，则采用电压散射参量S较为方便。第五十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四已知传输线特性阻抗定义式为因此，第i个端口的归一化入、反射波电压和电流分别为可见，对任何一个端口的入射波来说，归一化电压与归一化电流相等；对反射波来说，归一化电压与归一化电流大小相等、符号相反。第五十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图因此，用入、反射波电压就可以完全确定出端口的电压和电流，它们之间的关系为第五十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图注意：每一端口的散射参量都是在其他端口接匹配负载的状态下定义的。因此，对于图中所示的二端口网络，当端口(2)所接负载ZL

Z02时，端口(1)的反射系数不再等于s11。这种情况下，若令端口(1)的电压反射系数为1，则由散射参量的定义式和散射方程式求得1与负载反射系数L

的关系。第五十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四图4.3-2二端口网络入、反射波示意图由上面第2式可得

端口(2)不接匹配负载时，端口(1)的反射系数由上面第1式，可得端口(2)不接匹配负载时，端口(2)所接负载的反射系数为

因此可得第五十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图显然，只有ZL=Z02，即L=0时，才有1=s11。同理，当

ZL

Z02时，由端口(1)到端口(2)的归一化电压传输系数也不等于s21。第五十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四5．传输参量

t(tParameter)二端口网络入、反射波示意图传输参量

t

是用端口(2)的归一化入、反射波电压表示端口(1)归一化入、反射波电压的参量。写成矩阵形式为第五十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络入、反射波示意图

t

参量的元素中，除t11表示端口(2)接匹配负载时端口(1)到端口(2)的归一化电压传输系数s21的倒数外，其余各参量元素并无明显的物理意义。

t

参量对级联网络十分有用，将在下一节中介绍。第五十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四以上所述都是针对二端口网络而言的，对于多端口网络也有类似的定义。

例如，对四端口网络来说，若用

s参量表示，则有或第五十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四三、网络参量间的相互关系

上述五种网络参量可用来表征同一个微波网络，因此它们之间必定能够相互转换。

各参量之间的转换关系请参见教科书中第209页的表9.1。

在微波网络的综合与分析中，常常要用到网络参量之间的转换关系，需要时可从教科书中查表9.1。第六十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四四、网络参量的性质

一般情况下，二端口网络的独立参量数目是四个。

但是，当网络具有某种特性(如对称性或可逆性等)时，网络的独立参量数将减少。

1．可逆网络

可逆网络的可逆性用网络参量表示为z12

=

z21

y12=y21a11a22-a12a21=1s12=s21t11t22-t12t21=1可见，由于可逆二端口网络的可逆性，网络的独立参量数将由4个减少至3个。第六十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四可逆网络z12

=

z21

y12=y21

s12=s21a11a22-a12a21=1t11t22-t12t21=1

2．对称网络

对称二端口网络的网络参量有如下关系z11

=

z22

y11=y22a11=a22s11=s22t12=-t21可见，由于对称二端口网络的对称性，网络的独立参量数将由4个减少至3个。第六十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四对称网络z11

=

z22

y11=y22a11=a22

s11=s22

t12=-t21可逆网络z12

=

z21

y12=y21

s12=s21a11a22-a12a21=1t11t22-t12t21=1

3．无耗网络

对于无耗二端口网络，其

[Z]

矩阵和

[Y]

矩阵中各参量元素均为虚数；[a]

矩阵中的a11

和

a22

为实数，a12

和a21

为虚数；

而[s]矩阵则满足幺正性，即[s][s]=[1]上式中，[s]是艾米特矩阵，[s]=[s]*T，其中，“*”表示共轭，“T”表示转置，[1]

表示单位矩阵。

第六十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四对称网络z11

=

z22

y11=y22a11=a22

s11=s22

t12=-t21可逆网络z12

=

z21

y12=y21

s12=s21a11a22-a12a21=1t11t22-t12t21=1[s][s]=[1]将幺正性关系式展开由上式可得

而无耗网络的

t

参量满足下面关系

第六十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四五、常用基本电路单元的网络参量

一个复杂的微波网络往往可以分解成一些简单的网络，称为基本电路单元。

若基本电路单元的网络参量已知，则复杂网络的参量便可通过矩阵运算来得到。

经常遇到的二端口基本电路单元有：串联阻抗、并联导纳、一段传输线和理想变压器等。

下面举例说明基本电路单元网络参量的计算方法。

例

求串联阻抗

z的转移参量矩阵

[a]。串联阻抗示意图第六十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四例求串联阻抗

z的转移参量矩阵

[a]。串联阻抗示意图

解串联阻抗电路单元如图

所示。由转移参量的定义得由网络的对称性可知a22=a11=1

由网络的可逆性可知a11

a22

-

a12

a21=1由上面关系可求得转移参量矩阵为

第六十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四例

如图所示，求变比为1:n

的理想变压器的散射矩阵

[s]。理想变压器示意图

解对于下图

所示的理想变压器，由散射参量的定义及理想变压器的性质得同理可得因为第六十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

因为理想变压器示意图

所以，当端口(2)接匹配负载，即v2+=0时，有于是得由可逆性得第六十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四理想变压器示意图

变比为1:n的理想变压器的散射参量矩阵为

类似可得其他电路单元的网络参量，请参见教科书第210页表9.2。第六十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四六、参考面移动时网络参量的变化前面所讨论的各种网络参量都事先确定了参考面。当参考面移动以后，网络参量将发生变化，可以说这时它已变成另外一个网络了。如果以总电压、总电流作为端口的状态变量，则当参考面移动时，它们将发生复杂的变化，从而使网络的Z、Y、a

参量也将发生复杂变化；

而如果以归一化入、反射波电压作为状态变量，则当参考面移动时仅仅是归一化入、反射波电压的相角发生变化，其大小并不变，网络的参量元素

sij

、tij

只发生简单的变化。

因此，参考面移动时采用

s

参量和

t

参量分析较方便。第七十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

下图中给出了参考面由原来的T1、T2

分别往外移动

1、2

的电长度，变成了T1、T2

。网络的参考面移动

网络原来的参考面T1、T2，对应的散射参量矩阵为

[s]，新的参考面T1、T2对应的散射参量矩阵为[s]，即

第七十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四网络的参考面移动

由于入、反射波均为行波，因此两个端口向网络方向传输的入射波(上标为“+”者)相角分别比原来超前了

1，2；而背离网络方向传输的反射波(上标为“-”者)相角分别比原来落后了

1，2，即

第七十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四网络的参考面移动因此有第七十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四因此有整理得比较得于是得第七十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四从上面分析可以看到，当参考面移动时，各参量的模不变，只是相角做简单的变化。

若参考面不是向外移动而是向内移动，则相应的

i

应为负值。第七十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络的组合一、级联二、并联－并联三、串联－串联第七十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

二端口微波网络的基本组合方式有级联、并联－并联和串联－串联三种。二端口网络的三种组合V2

不论哪种组合方式，最终都可等效为一个组合的二端口网络，而且该组合网络的参量可由各子网络的参量导出。第七十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四一、级联网络N1、N2

以级联方式连接时如图

(a)所示。若网络N1、N2

的转移参量矩阵方程为则第七十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

故级联组合的二端口网络的转移参量矩阵为或简写成[A]1[A]2=[A]以此类推，若转移参量矩阵分别为[A]1、[A]2、、[A]n的

n个二端口网络级联，则对于组合二端口网络有[A]=[A]1[A]2

[A]n

第七十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期四[A]=[A]1[A]2

[A]n

分析级联网络除用

[A]

矩阵外，还可用

[t]

矩阵。传输参量矩阵分别为

[t]1、[t]2、···、[t]n

的

n个二端口网络级联时，其组合二端口网络的

[t]

矩阵为[t]=[t]1[t]2

···

[t]n第八十页，共九十八页，编辑于2023年，星期四V2

V1

二、并联－并联网络N1、N2

以并联－并联组合方式连接时如图

(b)所示。若网络N1、N2

的导纳矩阵方程为

因为

I1=I1+I1，I2=I2+I2，故组合二端口网络的导纳矩阵方程为

也可简写成[I]=([Y]1+[Y]2)[V]故组合网络的导纳矩阵为[Y

]=[Y

]1+[Y

]2第八十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期四V2

V1

[Y

]=[Y

]1+[Y

]2同样，导纳参量矩阵分别为

[Y

]1、

[Y]2、···、[Y]n的

n个二端口网络并联－并联连接时，组合二端口网络的导纳参量矩阵为

[Y]=[Y]1+[Y]2+···+[Y]n第八十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期四三、串联－串联网络N1、N2

以串联－串联方式组合连接时如图

(c)所示。

设网络N1、N2

的阻抗矩阵方程为因为

V1=V1+V1，V2=V2+V2，故组合二端口网络的阻抗矩阵方程为或简写成[V]=([Z]1+[Z]2)[I]故组合网络的阻抗参量矩阵为[Z]=[Z]1+[Z]2第八十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期四[Z]=[Z]1+[Z]2

同样，阻抗参量矩阵分别为[Z]1、[Z]2、、[Z]n

的

n个二端口网络串联－串联连接时，对于组合二端口网络有[Z]=[Z]1+[Z]2

++[Z]n第八十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期四微波网络的工作特性参量一、电压传输系数二、插入衰减三、插入相移四、插入驻波比第八十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期四

外加微波信号时，反映网络变换作用的物理量称为网络的工作特性参量。网络的工作特性参量是在输出端口接匹配负载条件下定义的。二端口网络的主要工作特性参量有电压传输系数、插入衰减、插入相移、插入驻波比。一、电压传输系数(VoltageTransmissioncoefficient)下面给出了输出端口(2)接匹配负载的示意图。二端口网络

电压传输系数

T是指输出端口接匹配负载时，输出端口归一化反射波(背离网络的波)电压v2-与输入端口归一化入射波电压

v1+

之比，即第八十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络

根据散射参量的定义可知T=s21

由表9.1可知，传输系数

T

也可用

a

参量表示为注意：定义电压传输系数

T时，输出端口接匹配负载。

如果没有这一限制条件，那么传输系数就不是一个确定的量，它将随终端负载的变化而变化，而不可能再表征网络本身的工作特性。第八十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络二、插入衰减(InsertionAttenuation)当网络输出端接匹配负载时，输入端口的入射波功率与负载吸收的功率之比称为网络的插入衰减，即

由归一化条件可知，输入、输出端口的功率分别为因此有第八十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期四二端口网络

为了看清网络插入衰减的物理过程，可以改写上式上式表明，插入衰减是由两部分组成的。第1项是由网络损耗引起的吸收衰减。若网络