微波技术基础：微波网络分析-等效参数

回顾：第二章传输线理论第三章传输线和波导波的传输模式波的传播媒质长度、传播常数和特性阻抗表征的分布元件基于电磁理论回顾：低频电路：线路尺度＜＜工作波长基尔霍夫电压定律基尔霍夫电流定律阻抗基于电路理论在微波传输的过程中，需要应用许多微波元器件。发送/接收单元示意图微波网络概念第四章微波网络分析研究微波网络理论的主要目的

(1)分析微波器件、部件和系统的工作特性

(2)微波电路和元器件的综合设计微波网络理论建立的基础(1)电路理论(2)传输线理论(3)电磁场理论低频电路和微波电路的主要区别？电磁场分析法：利用麦克斯韦方程组加边界条件求出元件中场分布，再求其传输特性。

由于元件的边界条件复杂，因此一般求解很困难。分析微波元器件的方法优点：

结果精确

是“路”分析方法的基础缺点计算过程复杂

计算工作量大

无法对复杂的电路进行分析，无法得出系统特性网络分析法：在微波系统中，通常关心元器件的外部传输参量，而不关心其内部场分布。因此可采用网络法。优点方法简单，可借鉴低频电路的一些分析方法电路和系统的特性清晰缺点结果近似

微波电路与系统的完整实现是两种方法结合的结果微波网络分析的基本过程？场路微波网络方法

微波网络方法：以微波元件及组合系统为对象，利用等效电路的方法研究它们的传输特性及其设计和实现的方法。此方法为微波电路和系统的等效电路分析方法。把微波元件用一个网络来等效，应用电路和传输线理论，求取网络各端口间信号的相互关系。这种方法不能得到元件内部的场分布，工程上关心的是元件的传输特性和反射特性（相对于端口）。第四章微波网络分析本章内容及其重难点等效电压与电流描述微波网络的主要的网络矩阵参数及其定义网络参数的意义与计算网络的信号流图波导的激励与耦合

第四章微波网络分析微波网络的分类按网络性质分类

线性网络（无源网络）非线性网络（有源网络）互易网络非互易网络有源网络包含微波有源器件的网络微波有源器件可以产生微波能量或对微波信号进行放大。常见的有源器件有：振荡器，放大器，微波管等等。无源网络只包含线性互易元件的网络互易网络一般说来，内部含有磁化铁氧体、磁化等离子体、晶体、有源器件的微波网络才是非互易网络。例如，一根常规的微波波导，无论从那个端口输入微波能量，其传输特性都是相同的，因此，它是互易网络。非互易网络

如果在波导中放置一条磁化铁氧体，则当微波能量从不同的端口输入时，其传输特性就完全不同。这种内部放置了磁化铁氧体的波导，就是所谓隔离器。隔离器只能单向传输微波功率，是非互易网络。按网络的端口分类单端口网络双端口网络三端口网络

N端口网络本章主要内容等效电压和电流的概念；阻抗的概念；阻抗和导纳矩阵散射矩阵传输矩阵4.1等效电压与电流和阻抗传输线的等效电压和电流概念在微波频率下,电压和电流的直接测量困难。TEM传输线存在着唯一的电压和电流定义，由此定义的传输线特征阻抗等参量也是唯一的。TEM模的电压和电流以平行双导线为例以带状线为例非TEM模式的等效电压与电流特点定义不唯一与传播模式有关特征阻抗的绝对值无意义，常常采用归一值非TEM传输线的电压与电流定义不唯一，导致由此定义的传输线特征阻抗定义不唯一以矩形波导为例引入“路”的方法引入“等效电压”与“等效电流”的概念

等效电压、电流和阻抗非TEM模式等效电压和电流定义的基本思路1.电压正比于横向电场，电流正比于横向磁场2.等效电压和电流的乘积必须等于该模式的功率流3.入射波电压和入射波电流的比值为传输线特征阻抗一般归一为1

等效电压、电流和阻抗横向电场和磁场与等效电压和电流的关系等效原则——保持功率不变例如，设正向行波为其中et和ht分别表示横向电场和磁场在传输线横截面上的分布由功率不变的原则，必须有显然有这是等效电压和电流满足的基本条件，这样定义的电压和电流又称为模式矢量电压和电流。

等效电压、电流和阻抗矩形波导TE10模的等效电压和电流设令以矩形波导的TE10模为例显然有等效电压和电流等效电压等效电流波阻抗等效电压和电流的比值是波阻抗而不能完全替代传输线的特征阻抗，因此不能正确反映传输线的工作状况等效电压、等效电流和阻抗的归一化例：矩形波导TE10模的波阻抗为即，两个宽度相同，高度不同的波导波阻抗是相同的，但它们相连接时，连接处显然会出现反射，而用波阻抗来代替特征阻抗得