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1、第6章微波网络基础16.1单导体结构等效为双线6.2微波元件等效为网络6.3二端口微波网络2在微波传输的过程中，需要应用许多微波元器件分析微波元器件的方法电磁场分析法网络分析法利用麦克斯韦方程组和边界条件求出元件中场分布，在求其传输特性，由于边界条件复杂，因此一般求解非常困难在微波系统中，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3网络分析方法是以微波元件及其组合系统为对象，利用等效电路的方法研究他们的传输特性及其设计和实现方法微波元件用网络等效应用电路和传输线理论求取网络个端口间信号的相互关系注意：这种方法不能得到元件内部的场
2、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）4微波网络分类单口网络负载，振荡器双口网络滤波器，放大器，衰减器，隔离器多口网络混频器，功分器，环行器，合成器微波网络主要特点必须指定工作波形；（规定只有单一主模）必须规定端口的参考面；（参考面外只传主模）5等效网络概念等效：只描述微波网络的外特性，即BlackBox方法有损网络——有损耗无损网络——无损耗对称网络——元件的结构对称互易网络——媒质均匀、各向同性6.1等效传输线在集总参数低频电路中，电压和电流不仅有明确的定义，而且可以直接测量。在微波系统中，大多采用波导作为传输线。波导传输的是色散
3、波（和频率有关），因此电压和电流的定义就失去了原有的意义。为使所有的微波传输系统都可以用传输线理论来处理分析，我们需要引入等效电压和等效电流的概念,从而将均匀传输线理论应用于任意导波系统。建立在等效电压、等效电流和等效特性阻抗基础上的传输线称为等效传输线,而将传输系统中不均匀性引起的传输特性的变化归结为等效微波网络。676.1.1导波系统等效为双线传输线矢量模式函数代表了横向场的模式横向分布函数模式电压和模式电流反映了横向电磁场各模式沿传播方向的变化规律,故称为模式。1矢量模式函数的归一化条件通过此条件任何导波系统都可以等效为双线传输线。从而利用传输线理
4、论分析导波系统8场路96.1.2归一化参量思考：如果满足这两式，得到的U(z),I(z)是否唯一？这种模式电压和模式电流的不确定性实际上是反映了阻抗的不确定性双线中电压和电流可以唯一确定而等效双线模型中中电压和电流不能唯一确定长线理论：10矢量函数模式归一化还不足以确定模式电压或电流，还需引入另一种关系：归一化阻抗。Z0：特性阻抗（TEM)归一化电压归一化电流归入一化射波归一化反射波11传输的有功功率为入射波功率反射波功率126.2微波元件的等效网络6.2.1微波网络参考面的选择1.参考面的位置尽量远离不连续性区域2.参考面必须与传输方向相垂直对于单模传
5、输情况来说,微波网络的外接传输线的路数与参考面的数目相等136.2.2微波元件等效为微波网络的原理唯一性定理：如果一个封闭曲面上的切向电场(或切向磁场)给定,或者一部分封闭面上给定切向电场,另一部分封闭面上给定切向磁场,那么这个封闭面内的电磁场就被唯一确定如果参考面上的电压给定，则参考面上的模式电流也被确定14叠加原理：对于n端口线性网络,如果各个参考面上都有电流作用时,应用叠加原理,则任意参考面上的电压为各个参考面上的电流单独作用时在该参考面上引起的电压响应之和Zmn为阻抗参量,若m=n为自阻抗,若m≠n为转移阻抗如果n端口网络的各个参考面上同时有电压
6、作用时,则在任意参考面上的电流为各个参考面上电压单独作用时,在该参考面上的电流响应之和,即Ymn为导纳参量,若m=n为自导纳,若m≠n为转移导纳写成矩阵简写：［Z］为阻抗矩阵电压用电流表示-------阻抗矩阵简写：写成矩阵［Y］为导纳矩阵电流用电压表示------导纳矩阵任何一个微波系统的不均匀性问题都可以用网络观点来解决,网络的特性可以用网络参量来描写6.2.3微波网络的分类线性与非线性网络网络参考面上模式电压和模式电流呈线性关系2.可逆与不可逆网络IiUjiI=0I=0IjUijI=0I=0如果Uij＝Uji，则该网络为可逆网络3.有耗与无耗微波网
7、络无耗网络：网络损耗功率为0进入网络各端口的功率之和等于网络各端口的输出功率之和4.对称与非对称网络对称网络：微波网络的结构具有对称性6.2.2微波网络的特性单端口网络：网络的阻抗参量和导纳参量为对应的输入阻抗和输入导纳（1）如果网络有耗，R>0，G>0（2）如果网络无耗，R＝0，G＝0，Z和Y为纯虚数（4）如果网络内部储存的平均磁能大于平均电能，网络参考面上的阻抗呈感性，X>0（5）如果网络内部储存的平均磁能小于平均电能，网络参考面上的阻抗呈容性，X<0（3）如果网络内部储存的平均磁能等于平均电能，X＝0，B＝0，表示网络内部发生谐振(1)对于无耗网络
8、,网络的全部阻抗参量与导纳参量均为纯虚数,即(2)对于可逆网络,则有下列互易特性
