微波技術(shù)第3章-微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第3章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1、了解常用的微波網(wǎng)絡(luò)矩陣及其性質(zhì)；2、了解常用網(wǎng)絡(luò)矩陣參數(shù)的物理意義；3、掌握二口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)。

微波網(wǎng)絡(luò)基本概念實(shí)際微波系統(tǒng)包含不同功能的許多微波元件，相當(dāng)于在均勻傳輸系統(tǒng)中引入不均勻性，稱(chēng)微波網(wǎng)絡(luò)。（即用網(wǎng)絡(luò)等效）。理論上可用麥?zhǔn)戏匠毯瓦吔鐥l件求解其中的電磁場(chǎng)問(wèn)題。但實(shí)際上由于邊界條件數(shù)學(xué)表達(dá)式太復(fù)雜，故電磁場(chǎng)解析法將過(guò)分復(fù)雜而變得無(wú)實(shí)際意義。微波網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)單口網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，振蕩器…雙口網(wǎng)絡(luò)濾波器、放大器、衰減器、隔離器…多口網(wǎng)絡(luò)混頻器、功分器、環(huán)行器、合成器…微波網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)必須指定工作波型；（規(guī)定只有單一主模）必須規(guī)定端口的參考面。（參考面外只傳主模）等效網(wǎng)絡(luò)概念等效：只描述微波網(wǎng)絡(luò)的外特性，即BlackBox方法。有損網(wǎng)絡(luò)－－有損耗互易網(wǎng)絡(luò)－－媒質(zhì)均勻、各向同性無(wú)損網(wǎng)絡(luò)－－無(wú)損耗對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)－－機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)微波網(wǎng)絡(luò)特征量設(shè)媒質(zhì)為各向同性的線性媒質(zhì)（ε、μ、σ為標(biāo)量）相位變化也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)參量來(lái)體現(xiàn)。第一類(lèi)阻抗或?qū)Ъ{（測(cè)量不方便）第二類(lèi)入射波和反射波（S參量，測(cè)量方便）阻抗矩陣與導(dǎo)納矩陣可見(jiàn)：（Z矩陣）與（Y矩陣）互為逆矩陣。廣義散射矩陣（S矩陣）①i≠j時(shí)，[Sij]表示當(dāng)j口接電源、其余口均接匹配負(fù)載時(shí)，從j口到i口的電壓傳輸函數(shù)。它是一個(gè)復(fù)數(shù)，其相角表示入波ai經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從i口出射時(shí)（出波bi）所產(chǎn)生的相移，它與i、j口的參考面選擇有關(guān)，其傳輸函數(shù)的模與參考面選擇無(wú)關(guān)。②i=j時(shí)，Sjj=bj/

aj

，表示其余口接匹配負(fù)載時(shí)j口的反射系數(shù)。形式：Sij：散射參量，bi

、ai為出、入波(反射波、入射波）。轉(zhuǎn)移矩陣（ABCD矩陣、傳遞矩陣、鏈矩陣）阻抗矩陣作變換便于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單化。（計(jì)算機(jī)對(duì)矩陣運(yùn)算快速方便?。┢渲屑?jí)聯(lián)時(shí)，有：轉(zhuǎn)移矩陣（ABCD矩陣、傳遞矩陣、鏈矩陣）傳輸矩陣（T矩陣）用出波和入波作特征量更方便，則級(jí)聯(lián)時(shí)合成網(wǎng)絡(luò)的T矩陣為各T矩陣之積：其中：網(wǎng)絡(luò)矩陣的性質(zhì)理論上N口網(wǎng)絡(luò)有N2個(gè)復(fù)數(shù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，需用2N2個(gè)標(biāo)量來(lái)描述?；ヒ拙W(wǎng)絡(luò)：（主要為無(wú)源器件，《電分》中指不含受控源）。對(duì)二口網(wǎng)絡(luò)，有：

1、概念：網(wǎng)絡(luò)中充填的媒質(zhì)是各向同性的。

2、性質(zhì)：互易網(wǎng)絡(luò)的Z矩陣，Y矩陣，S矩陣都是對(duì)稱(chēng)矩陣。實(shí)際應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)具有某些特點(diǎn)，獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)可以大為減小。無(wú)損網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)：網(wǎng)絡(luò)矩陣的性質(zhì)概念：網(wǎng)絡(luò)本身不消耗功率，即Pin=Pout,

可用LC電路等效。無(wú)損網(wǎng)絡(luò)的S矩陣是酉矩陣。無(wú)損網(wǎng)絡(luò)的Z矩陣和Y矩陣是反厄米陣。雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)Z、Y、S矩陣：多個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)時(shí)，如何獲得輸入、輸出端口的關(guān)系呢？由轉(zhuǎn)移矩陣（又稱(chēng)A矩陣、傳遞矩陣、鏈矩陣）和傳輸矩陣（T矩陣）來(lái)解決。注意：只有N=2的雙口網(wǎng)絡(luò)才有A矩陣和T矩陣，對(duì)N＞2的多口網(wǎng)絡(luò)不存在A矩陣和T矩陣的概念。對(duì)稱(chēng)雙口網(wǎng)絡(luò)一個(gè)微波元件，如果其媒質(zhì)各向同性，則機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)時(shí)其等效網(wǎng)絡(luò)的電性能對(duì)稱(chēng)；但電性能對(duì)稱(chēng)的網(wǎng)絡(luò)其機(jī)械結(jié)構(gòu)并不要求一定對(duì)稱(chēng)。對(duì)于一個(gè)無(wú)損互易雙口網(wǎng)絡(luò)，只需要適當(dāng)移動(dòng)參考面位置，就可以使其成為對(duì)稱(chēng)雙口網(wǎng)絡(luò)。概念性質(zhì)對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)必定是互易的，即互易是對(duì)稱(chēng)的必要條件。原因：媒質(zhì)是各向同性的！

注意雙口互易無(wú)損網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)A矩陣T矩陣a，d為實(shí)數(shù)，b，c為純虛數(shù)。二端口網(wǎng)絡(luò)的工作特性參量工作衰減對(duì)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)插入衰減反射衰減吸收衰減陳P122二端口網(wǎng)絡(luò)的工作特性參量插入相移插入駐波比條件：電源、負(fù)載均匹配電壓傳輸系數(shù)二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出反射系數(shù)二端口網(wǎng)絡(luò)的功率增益實(shí)際功率增益資用功率增益轉(zhuǎn)移功率增益Pavs為可送進(jìn)網(wǎng)絡(luò)最大功率Pavn為可送進(jìn)負(fù)載最大功率特殊的轉(zhuǎn)移功率增益轉(zhuǎn)移功率增益匹配轉(zhuǎn)移功率增益單向轉(zhuǎn)移功率增益例題一任意四端網(wǎng)