第3章微波网络-微波技术与天线第2课件

任何一个微波系统都是由各种微波元件和微波传输线组成的。微波元件的内部随用途不同结构也不同，多种多样，其内部结构往往是不连续的非均匀区域，若把连接微波元件的均匀微带传输线看作一个整体，若用上一章的“场解”的方法求解，由于复杂的边界条件，问题将会变得更为复杂，甚至不能求解。另一种所谓“路”的分析方法，即“等效电路”法，第3章微波网络第3章微波网络3.2微波传输线等效为双线将传输线等效为双线，首先要解决将波导传输线等效为双线问题。3.2.1波导传输线等效为双线为了定义任意截面沿z方向单模传输的均匀波导参考面上的模式电压和模式电流，一般作如下规定：第3章微波网络(1)令模式电压U(z)正比于横向电场Et

；模式电流I(z)正比于横向磁场Ht

(2)模式电压与模式电流共轭的乘积的实部等于平均传输功率(3)模式电压与模式电流之比等于模式特性阻抗对于任意波导，无论TM波还是TE波都可表示为、代表横向场的模式横向分布函数,

则波导传输线上的功率为第3章微波网络由规定（2）可知，波导的传输功率为于是有根据长线理论，长线上的传输功率为只要双线上的电压、电流用波导的模式电压、模式电流代替，就可以将波导传输线等效为双线，原因是两者功率相同。第3章微波网络归一化的电压与电流设新的模式电压电流分别为，，则，，功率但是，新的模式电压电流定义的特性阻抗不相等可见，由于模式电压电流的不唯一，导致特性阻抗不唯一确定。第3章微波网络通过归一化的阻抗，引入归一化的电压与归一化的电流，因为归一化的阻抗是唯一的，原因是微波测量中，反射系数是唯一确定的量，归一化的阻抗与反射系数的关系为为确保，第3章微波网络第一章内容可知，传输线上的电压、电流是入射波与反射波的叠加引入归一化电压和归一化电流后功率为第3章微波网络图3-1多模传输线的等效图2.不均匀区域等效为网络第3章微波网络3.3双端口网络第3章微波网络

图3－2双端口网络电压和电流之间的关系为矩阵形式或第3章微波网络表示端口2（面）开路时，端口1（面）的输入阻抗；

表示端口1（面）开路时，端口2（面）的输入阻抗；表示端口1开路时，端口2至端口1的互阻抗表示端口2开路时，端口1至端口2的互阻抗。第3章微波网络网络特性（a）无耗网络

Z矩阵中所有的参数均为纯虚数(b)互易网络(c)对称网络，第3章微波网络对各端口的电压、电流及特性阻抗归一化图3-3归一化双端口网络第3章微波网络写成矩阵形式其中第3章微波网络3.3.2导纳矩阵在上述的双端口网络中，描述了电压和电流的线性关系，同样也可描述电流与电压的线性关系，即矩阵形式第3章微波网络导纳矩阵Y中的各参数的物理意义表示端口2短路时，端口1的输入导纳

表示端口1短路时，端口2的输入导纳；

表示端口1短路时，端口2至端口1的转移导纳；表示端口2短路时，端口1至端口2的转移导纳。第3章微波网络网络特性（a）无耗网络Y矩阵中所有的参数均为纯虚数(b)互易网络(c)对称网络，第3章微波网络归一化处理,,,得其中,第3章微波网络例题

3-1求如图3-4所示双端口网络的Z矩阵和Y矩阵。图3-4双端口网络解：根据阻抗矩阵定义，，阻抗矩阵为导纳矩阵第3章微波网络例题

3-2求如图3-5所示电路的阻抗参数矩阵解：根据阻抗参数定义图3-5型网络电路，，阻抗矩阵为第3章微波网络3.3.3转移矩阵图3-6双端口网络把输出量（）作为自变量，输入量（，，）为因变量得转移参数方程矩阵形式第3章微波网络A参数的物理意义表述如下表示端口2开路时的电压转移系数；表示端口2短路时的电流转移系数；表示端口2短路时的转移阻抗；表示端口2开路时的转移导纳。第3章微波网络(1)．归一化的A参数将网络各端口电压、电流对自身特性阻抗归一化，，，，矩阵形式第3章微波网络式中称为归一化的转移参数矩阵(2)A参数的性质导出A参数和Z参数的关系第3章微波网络（a）无耗网络由于Z矩阵中所有的参数均为纯虚数，由上式看出，应为虚数，而，均为实数；(b)互易网络由于，得出或(c)对称网络由于，，可见，，第3章微波网络(3)A参数的应用(a)双端口级联系统的应用图3-7n个双端口网络级联系统式中第3章微波网络(b)求输入阻抗利用方程由于输出端阻抗输入阻抗归一化例题3-3求长为的无耗传输线的A矩阵及第3章微波网络矩阵。解：对于无耗传输线，由传输线理论令得第3章微波网络第3章微波网络例题3-4分别计算图3-8所示三种电路图的A矩阵及矩阵。图3-8例题3-4第3章微波网络解:(a)当时,,得，当时,,得，=0

所以有归一化第3章微波网络(b)由图可知