无源微波器件——第1部分微波技术与天线

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1、微波技术与天线——第4章无源微波器件N低频电路中的二端口网络I1U1+-U2+-I2已其中任意两个为已知量，其余两个为未知量，则分别对应Z参数、Y参数、H参数、T参数等。4.1微波网络基础微波网络什么是微波网络？当仅需要知道微波传输线或者微波元器件的外部特性之间的关系时，可以采用类似于低频时的网络理论，把微波传输线或者微波元器件等效成为相应的网络进行分析。4.1微波网络基础分类方法类型按端口数量分一口网络、二口网络、多口网络按几何对称性分对称网络、非对称网络按物理对称性分互易网络、非互易网络按功率损耗分无

2、耗网络、有耗网络按变换类型分线性网络、非线性网络微波网络的分类4.1.1概述微波网络的特点1、必须针对确定的模式。2、必须针对确定的参考面。只有参考面确定，对应的网络参量才能确定如：第三章中，将矩形波导TE10模式的等效电压定义为电场沿ABC线的积分。可以看出在用电压、电流这种路的分析方法分析微波传输线时，必须指明针对与传输线的什么模式。二端口器件4.1.1概述3、端口的电压、电流常用其归一化值表示归一化进波归一化出波4.1.1概述序号非归一化形式归一化形式123456表4-1-2分析微波网络时的一些基本

3、关系式阻抗参量（Z参量）对于线性网络，各端口的电压与电流之间的关系可以写为如下形式：写为矩阵形式、分别称为电压、电流矩阵称为阻抗矩阵各阻抗参量的物理意义：为T2面开路时,端口’1’的输入阻抗为T1面开路时,端口’2’至端口’1’的转移阻抗为T2面开路时,端口’1’至端口’2’的转移阻抗为T1面开路时,端口’2’的输入阻抗若将各端口的电压和电流分别对自身特性阻抗归一化,则有代入可得，归一化电压与电流之间的关系矩阵——归一化阻抗矩阵导纳参量（Ｙ参量）对于线性网络，各端口的电流与电压之间的关系可以写为如下形

4、式：导纳矩阵对于同一双端口网络阻抗矩阵［Z］和导纳矩阵［Y］有以下关系:[I]为单位矩阵求如图所示双端口网络的［Z］矩阵和［Y］矩阵。解：由［Z］矩阵的定义:于是转移参量（A参量）为了便于研究网络级联特性，定义转移矩阵也称为[A]矩阵端口‘1’的电压、电流和端口‘2’电压、电流之间的关系可以写为如下形式：转移矩阵表示T2开路时电压的转移参数表示T2短路时转移阻抗表示T2开路时转移导纳表示T2短路时电流的转移参数[A]矩阵中各参数的物理意义为：对应的归一化转移参量，可以表示为：归一化转移矩阵为：4.

5、1.2二口网络的网络参量例4-1-1：串联阻抗单元电路如图所示，推导该单元电路的A矩阵。端口2开路时端口2短路时解：图4-1-2串联阻抗单元电路当双端口网络输出端口参考面上接任意负载时,用转移参量求输入端口参考面上的输入阻抗和反射系数也较为方便。如图所示，求1端口处的输入阻抗和反射系数。参考面T2处的电压U2和电流-I2之间关系为而参考面T1处的输入阻抗为4.1.2二口网络的网络参量转移参量的传递性对于n个2端口网络级联，其转移矩阵为：4.1.3二口网络参量的应用1.基本单元电路的A参量名称等效电路

6、串联阻抗并联导纳理想变压器传输线段散射参量（S参量）Z、Y、A网络参量,都是建立在电压和电流概念上的，而在某些微波传输线中，电压和电流已经失去了明确的意义，其测量十分困难。另外这三种网络参数的测量不是要求端口开路就是要求端口短路,在微波频率下宽频实现难度较大。相比之下测量微波电路的入射及反射波的大小则要容易的多。而在微波频率下实现宽频端口全匹配则要容易的多。4.1.2二口网络的网络参量散射参量就是建立在入射波与反射波基础之上的端口i处的入射波端口i处的出射波4.1.2二口网络的网络参量——表示端口2接匹配

7、负载时，端口1处的反射系数。——表示端口1接匹配负载时，端口2处的反射系数。——表示端口1接匹配负载时，端口2至端口1的电压传输系数。——表示端口2接匹配负载时，端口1至端口2的电压传输系数。S参量的物理意义：4.1.2二口网络的网络参量S参量的性质：若网络对称：若网络互易：若网络无耗：4.1.2二口网络的网络参量网络参量之间的变换Z参量与A参量的关系Y参量与A参量的关系S参量与归一化A参量的关系4.1.3二口网络参量的应用（1）电压传输系数T：网络输出端接匹配负载时，输出端归一化出波与输入端归一化进波之

8、比。（2）插入相移：电压传输系数的幅角二端口网络的工作特性参量（3）插入衰减：网络输出端接匹配负载时，输入端进波功率与输出端出波功率之比，单位为dB。4.1.3二口网络参量的应用（4）插入驻波比：网络输出端接匹配负载时，输入端的驻波比4.1.4多口网络及其化简1.三口网络的S参量2.四口网络的S参量网络对称网络互易网络无耗4.1.4多口网络及其化简3.微波网络的一些化简条件端口状态用归一化进波、出波表示用电压、电流表示内部状态