用变载法计算二端口无源网络参数

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1、用变载法计算二端口无源网络参数

2、第1摘　要：给出了用变载法计算无源二端口电路参数的方法。该方法可以充分利用已有的算法，简化了计算二端口电路参数的计算方法，具有较高的实用性。　关键词：无源二端口；变载法；网络参数；算法1　引　言　　二端口网络参数的计算在电路理论和实践中具有十分重要的地位，端口参数的计算在实践上主要使用的方法有开路短路法、约束方程法等方法。曾写过两篇关于无源二端口参数计算方法的论文［1，2］，分别利用了变形的高斯消去法和约束方程来实现，其他还有一些常用的无源二端口参数计算方法散见于大量的教科书和论文［3～8］。本文提出一种利用改变端口电源（或负载）值的新方法

3、来计算无源二端口参数。该无源二端口电路除了不含独立电源，其他电路元件，如无源元件、受控源元件等都可以包括在内。假设手头已经有了一个普通的电路计算程序可以计算电路中的支路电压和支路电流（这是一种很普遍的情况），只要给需要计算的无源二端口电路的2个端口分别加载，并使其中一个电源（或负载）改变一次数值，即可获得2组端口电压和电流数据，组成2组简单的二元一次方程组，然后分别求解这2组方程，就可得到无源二端口网络参数。由于被计算的电路是无源二端口，内部不含电源，因此其中一个端口必须为电源加载，另一个可以加载为电源或负载。因为本方法是利用原有电路求解方法（或计算程序）的计算结果进行工

4、作，无论原先使用的是改进节点法还是其他的电路计算方法，只要在此基础上增加少量的公式即可完成无源二端口参数计算。因此本方法具有充分利用原有资源的优点。该方法的缺点是计算工作量比约束方程法略大，由于本方法充分利用了已有的电路计算方法并保持原有算法不变的情况下获得计算无源二端口网络参数的新功能，这一代价在很多情况下还是值得的。2　变载法计算二端口参数　　设无源二端口网络如图1所示，端口11′和22′上加载的电压源分别为v1和v2，流入端口的电流分别为i1和i2，电压源本身的电流为500)this.style.ouseg(this)">，按关联参考方500)this.style.

5、ouseg(this)">　500)this.style.ouseg(this)">　　　下面以A参数为例说明。　　根据A参数的定义有矩阵方程：500)this.style.ouseg(this)">或：　　500)this.style.ouseg(this)">　　　对于A，B，C和D四个参数，有时并非全部独立，但这里仍按参数各自独立来考虑。要计算方程（2）的参数A，B和方程（3）的参数C，D，分别需要2组v1，v2，i2和i1，v2，i2的值，这可以通过改变其中一个电压源的数值来实现。假定选择改变v2，v2的改变使i1，i2作相应的改变，v1不受v2的影响，保持不变，

6、但考虑到零阻抗端口必须加载电流源，而在电流源作用下v1会在v2500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">其中：500)this.style.ouseg(this)">如果ΔA≠0，则A参数存在，否则A参数不存在。　　当出现零阻抗端口（z11或z22＝0）时，用电压源加载产生电路不相容连接，应将端口加载电源改为电流源，如图2所示。开路端口（y11或y22＝0）不能用电流源加载，会引起零除错误。若先选用电压源加载，就不会产生这一问题。若先选用电流源加载就应考虑在出现零除错误时，将其中一个端口或2个端口全部改

7、为电流源加载或将其中一个端口改为电阻负载，电阻负载不会引起端口不相容问题，但必须保证电路有激励，否则所有的电压电流全为0，就不可能计算电路参数了。　　500)this.style.ouseg(this)">　　对于另外5组无源二端口参数Y，Z，H，B和G可用类似的方法得出。6组二端口参数的变载法计算公式在表1给出，其中p11，p12，p21和p22对应不同参数，可用该参数去替代p，例如对于A参数就表示a11，a12，a21和a22，而对于Y参数则表示y11，y12，y21和y22。表中的Δ对应不同参数分别表示ΔA，ΔY，ΔZ，ΔH，ΔB和ΔG。如果Δ＝0，则对应的参数就不

8、存在。500)this.style.ouseg(this)">3　几个端口特殊特性的典型电路的计算机仿真　　在一般情况下，只要其中的一个端口用电源加载，另一端口无论用电源还是用阻抗加载，都能正确地计算出各种网络参数。但有些电路的端口具有零阻抗或零导纳特性，会引起电路不相容问题，造成参数计算失败。为了给出一个感性认识，构造了图3（a）和（b）及图4三个尽可能简单而有代表性的电路，并设图3（a）中的R分别为2Ω和3Ω两种情况。分别给电路端口加载1V，1A或1Ω时的结果在表2给出；图4分为按原图数据和全为1Ω两种情况计算，然后给出对