二端口网络相关知识简介(ppt 73页).ppt

1、1 概述,在工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下形式的电路。,四端网络,第16章 二端口网络,1. 一端口 (port),端口由一对端钮构成，且满足如下条件：从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。,2. 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网络。,3. 二端口网络与四端网络,具有公共端的二端口,四端网络,1-1 2-2是二端口,3-3 4-4不是二端口，是四端网络,例,约定,1. 讨论范围,网络含线性 R、L、C、M与线性受控源,不含独立源,2. 参考方向,2 二端口的参数和方程,端口电压电流有六种不同的方程来表示，

2、即可用六套 参数描述二端口网络。,一、 Y 参数和方程,设有 l 个独立回路,令,称为Y 参数矩阵,矩阵 形式,或者由叠加原理可得：,端口电流 可视为 共同作用产生。,Y参数的实验测定,Y参数称为短路参数、导纳参数,输入导纳,输入导纳,转移导纳,转移导纳,满足互易定理,若网络内部无受控源(满足互易定理) ，则阻抗矩阵Z对称,12= 21,互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的。,Y12= Y21,Z12= Z21,例1. 求Y 参数。,解：,互易二端口,对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路结构左右对称的，端口电气特性对称；电路结构不对称的二端口，其电气特性也可能是对称的。这样的二端口也

3、是对称二端口。使用时可以不分彼此。,若 Ya=Yc,有 Y12=Y21 ，又Y11=Y22 （电气对称），称为对称二端口。,对称二端口只有两个参数是独立的。,不含受控源，为互易二端口,电气对称,例2 求所示电路的Y参数,解一,非互易二端口网络（网络内部有受控源）四个独立参数。,二、Z 参数和方程,由Y 参数方程,即：,其中 =Y11Y22 Y12Y21,其矩阵形式为,称为Z参数矩阵,Z参数的实验测定,Z参数又称开路参数、阻抗参数,互易二端口,对称二端口,若 矩阵 Z 与 Y 非奇异,则,例1. 求所示电路的Z 参数,例2 求所示电路的Z参数,三、T 参数 (正向传输参数) 和方程,由(2)得：

4、,将(3)代入(1)得：,即：,可得,其矩阵形式,(注意负号）,称为T 参数矩阵,互易二端口,对称二端口,T11 T22- T12 T21,=1,Y12 =Y21,Y11 =Y22,T 参数的实验测定,则,即,例2 求T参数,四、H 参数和方程,H 参数方程,矩阵形式,H 参数也称为混合参数,特点：两个激励源位于不同端口，一个是电压源一个是电流源,H 参数的实验测定,互易二端口,对称二端口,可由表16-1推导出,例 求所示电路的H参数,Z参数 不存在,Y 参数不存在,小结,1. 六套参数，还有反向传输参数T 和逆混合参数G 。,2 .为什么用这么多参数表示,（1）为描述电路方便，测量方便。,（

5、2）有些电路只存在某几种参数。,3. 可用不同的参数表示以不同的方式连接的二端口。,4. 线性无源二端口,5 .含有受控源的电路四个独立参数。,存在T参数H参数 Z,Y 均不存在,3 二端口的等效电路,(2) 求等效电路即根据给定的参数方程画出电路。,一、由Z参数方程画等效电路,(1) 两个二端口网络等效： 是指对外电路而言，端口的电压、电流关系相同。,改写为,同一个参数方程，可以画出结构不同的等效电路。,等效电路不唯一。,互易网络,网络对称(Z11=Z22)则等效电路也对称,Z12=Z21,二、由Y参数方程画等效电路,另一种形式,互易网络,网络对称(Y11=Y22)则等效电路也对称,Y12=

6、Y21,例 给定互易网络的传输参数T，求T形等效电路。,解,开路电压比,开路转移导纳,短路电流比,Z2 = 1 / T21,Z1 = (T11 -1) / T21,Z3 = (T22 -1) / T21,也可由端口电压、电流 关系直接列参数方程,Z2 = 1 / T21,Z1 = (T11 -1) / T21,Z3 = (T22 -1) / T21,T11,T21,T22,4 二端口网络的联接,一、 级联（链联）,设,即,得,得,结论：,级联后所得复合二端口T 参数矩阵等于级联的二端口T 参数矩阵相乘。上述结论可推广到n个二端口级联的关系。,T=T1T2 . Tn,例1,易求出,得,二、并联：

7、输入端口并联，输出端口并联,并联后,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。,(1) 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：,并联后端口条件破坏,4A,4A,1A,1A,例,(2) 具有公共端的二端口，将公共端并在一起将不会破坏端口条件。,三、串联： 输入端口串联 输出端口串联 采用Z 参数,串联电流相等,则,即,结论,串联后复合二端口Z 参数矩阵等于原二端口Z 参数矩阵相加。可推广到 n端口串联。,端口条件破坏 ，不正规连接!,例,分析：什么情况下串联后端口条件不被破坏,有Iab= 0 则左边端口条件满足,若a、b

8、在断开时等电位,若c、d在断开时等电位， 则连起来后连线中无电流 右边端口条件满足,即：若a、b在断开时等电位， 则连起来后连线中无电流 左边端口条件满足,有效性试验,正规连接时才有 Z =,5 对称二端口网络的特性参数,一、有载二端口网络的入端阻抗,T 参数方程,当端口2接阻抗ZL时，,端口1的入端阻抗Zi为：,可见Zi 随 ZL 变化而变化，双口网络有变换阻抗的作用,二、对称二端口网络的特性阻抗,特性阻抗取决于对称二端口网络本身的参数。 ZL = ZC时，称为匹配状态。,正弦稳态下的对称二端口，在端口2接特性阻抗ZC时，求输入电压（流）和输出电压（流）比值的关系,三、传播系数,对称二端口

9、T11=T22,对称二端口输出端口 接特性阻抗时，两个 端口电压比和电流比 相同。,可得,四、 用ZC及 表示的对称二端口的传输参数方程,由以上两式可得,T 参数方程,则对称二端口的传输参数方程可表示为,5 回转器和负阻抗变换器,一. 回转器,电路符号,r：回转电阻,u1 = - r i2 u2 = r i1,i1 = g u2 i2 = - g u1,g = 1 / r,性质,1. 非互易元件 ( Y、Z 参数不对称）,2. 线性无源元件（端口方程是线性的）,端口方程：,或,g ：回转电导,无源线性非互易元件,3. 阻抗逆变：电感电容可以互变,例,u1 = - r i2 u2 = r i1,i1 = g u2 i2 = - g u1,理想变压器的阻抗变换只能改变大小不能改变性质,4. 回转器例子,r,二、负阻抗变换器（NIC）,1. 电