微波技术与天线-微波网络分析ppt课件.ppt

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1、微波与天线主讲人：石丹MicrowaveandAntenna北京邮电大学2010第4章微波网络分析4.1阻抗和等效电压与电流4.2阻抗和导纳矩阵4.3散射矩阵4.4传输（ABCD）矩阵（转移矩阵）4.5信号流图2散射矩阵本节要点散射矩阵表征的意义散射矩阵中矩阵元素的意义散射参量的计算互易网络与无耗网络散射矩阵的特点参考平面移动对散射参量的影响3散射矩阵N端口微波网络的参数阻抗与导纳矩阵：端口的电压与电流之间的关系散射矩阵：端口的电压入射波与端口的电压反射波之间的关系4散射矩阵N端口网络的入射电压与反射电压之间关系线性叠加性:电压反射波,向网络

2、外部:电压入射波,向网络内部5端口k处阻抗不匹配，从网络内部出来的电压反射波，在端口k处发生反射，射向网络内部，形成端口k处的电压源激励！散射矩阵元素的定义散射矩阵端口k电压为零的条件端口k处无电压源端口k接匹配负载6散射矩阵元素意义散射矩阵除端口j外，其他所有端口入射电压均为0(所有端口均无电压源激励，并且均接匹配负载)Sij是在端口j用电压源激励，其他所有端口均无激励，并且其他所有端口均接匹配负载时，在端口i测得的电压反射波与之比。是其他所有端口均接匹配负载时，端口i和端口j之间的传输系数。Sii是所有其他端口接匹配负载时向i端口看去的反

3、射系数。——是“因”，是“果”7端口2无入射波时——端口2接匹配负载（或传输线无穷长），求从端口1看进去的反射系数[例4.4]求3dB衰减电路的S参量（传输线Z0=50Ω）散射参量计算求S11——即从端口1看进去的反射系数50Ω8散射参量计算端口2接匹配负载（或传输线无穷长）时，从端口1看进去的输入阻抗：求S11：=S2250Ω9散射参量计算求S11：50Ω端口2：仅有反射电压，无入射电压。反射波或被负载完全吸收，或沿传输线无限传输下去(无“反射”)端口2接匹配负载(或传输线无穷长)，端口1、2电压？反射电压入射反射端口1：有入射电压，可能也

4、有反射电压。可能存在多次“反射”，但叠加后的总的入射电压为端口1处的反射（出射）电压完全由网络内部电路引起10散射参量计算求S21：在端口1施加入射波，端口2接匹配负载（或传输线无限长），并在端口2上测量得到出射波求，可转化为求端口2上的分压由等效电路图得11散射参量计算1、并联部分阻抗求S21：由2、负载上分压求，可转化为求端口2上的分压12散射参量计算3、计算S21=S12端口1处入射功率端口2处出射功率——3dB衰减器13散射矩阵与阻抗导纳矩阵关系问题：已知阻抗/导纳矩阵，如何确定散射矩阵？或已知散射矩阵，如何确定阻抗/导纳矩阵？假定所

5、有端口特征阻抗相等，Zn=Z0根据阻抗矩阵定义U为单位阵14散射矩阵与阻抗导纳矩阵关系15互易网络与无耗网络互易网络阻抗矩阵特点：Z/Y矩阵为对称矩阵无耗互易网络阻抗矩阵特点：Z/Y矩阵为纯虚数互易网络S矩阵特点：S矩阵为对称矩阵无耗网络S矩阵特点：S矩阵为幺正（unitary）矩阵要点：互易网络与无耗网络散射矩阵的性质16互易网络的散射矩阵已知解出17互易网络的散射矩阵已知即互易网络的散射矩阵为对称矩阵利用互易网络阻抗矩阵的对称性18无耗网络的散射矩阵传给网络的平均功率为纯虚数19无耗网络的散射矩阵或上式即幺正矩阵[S]的任意一列与此列的共

6、轭的点乘(内积)等于1；[S]的任意一列与不同列的共轭的点乘等于0(正交)幺阵特点：20散射参量的应用[例4.5]散射参量的应用问题：1、判定网络互易或无耗？2、若端口2接匹配负载，端口1看去的回波损耗？3、若端口2短路，端口1看去的回波损耗？1、由于散射矩阵为非对称矩阵，故网络不是互易的。非幺正，有耗21散射参量的应用2、端口2接匹配负载，向端口1看去的反射系数为回波损耗为3、短路时有22散射矩阵本节要点散射矩阵表征的意义散射矩阵中矩阵元素的意义散射参量的计算互易网络与无耗网络散射矩阵的特点参考平面移动对散射参量的影响23参考平面的移动问题

7、：为什么关注参考平面的移动？——参考平面类似于传输线理论中线上的参考点（z=0）——参考平面的作用：提供相位参考，确定了网络端口处所研究的入射行波（进入网络）和反射行波（离开网络）的幅值和相位——参考平面发生改变时，网络端口的行波振幅也将发生改变，从而导致网络参数发生改变24参考平面的移动N端口微波网络参考平面的作用阻抗矩阵：端口的总电压与总电流散射矩阵：端口的电压入射波与端口的电压反射波之间关系等效电压与等效电流定义参考平面均位于z＝0处！25参考平面的移动对S参量的影响N端口网络参考平面的移动移动N端口网络的参考平面初始参考平面位于处参考

8、平面移动后位于处——S与S'之间的关系？26参考平面的移动对S参量的影响N端口网络参考平面的移动移动N端口网络的参考平面对相位的讨论1）电压入射波、反射波规定了正方