微波网络-微波技术与天线件.pptx

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，第第3章章 微波网络微波网络第第3章章 微波网络微波网络3.2 微波传输线等效为双线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：第第3章章 微波网络微波网络(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 第第3章章 微波网络微波网络由规定（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。第第3章章 微波网络微波网络1.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。第第3章章 微波网络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，第第3章章 微波网络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第3章章 微波网络微波网络图3-1 多模传输线的等效图2.不均匀区域等效为网络第第3章章 微波网络微波网络3.3 3.3 双端口网络双端口网络第第3章章 微波网络微波网络 图32 双端口网络电压和电流之间的关系为矩阵形式 或 第第3章章 微波网络微波网络表示端口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。第第3章章 微波网络微波网络网络特性（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，第第3章章 微波网络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第3章章 微波网络微波网络写成矩阵形式其中第第3章章 微波网络微波网络3.3.2导纳矩阵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 第第3章章 微波网络微波网络导纳矩阵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。第第3章章 微波网络微波网络网络特性（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，第第3章章 微波网络微波网络归一化处理,得 其中,第第3章章 微波网络微波网络例题例题 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 第第3章章 微波网络微波网络例题例题 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 第第3章章 微波网络微波网络3.3.3转移矩阵转移矩阵图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 第第3章章 微波网络微波网络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。第第3章章 微波网络微波网络(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 第第3章章 微波网络微波网络式中 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 第第3章章 微波网络微波网络（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，第第3章章 微波网络微波网络(3)A参数的应用(a)双端口级联系统的应用图3-7 n个双端口网络级联系统式中 第第3章章 微波网络微波网络(b)求输入阻抗利用方程由于输出端阻抗 输入阻抗 归一化 例题例题3-3 求长为的无耗传输线的A矩阵及 第第3章章 微波网络微波网络矩阵。解：对于无耗传输线，由传输线理论 令 得 第第3章章 微波网络微波网络第第3章章 微波网络微波网络例题例题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第第3章章 微波网络微波网络解:(a)当 时,得，当 时,得，=0 所以有 归一化第第3章章 微波网络微波网络(b)由图可知比较可得,得 归一化第第3章章 微波网络微波网络(c)比较可得,得 归一化 第第3章章 微波网络微波网络例题例题 3-5 求如图3-10所示的电路图中相对参考面 和 间总网络归一化 矩阵。图3-10 级联电路=