实验12二端口网络参数的测定

1、实验12二端口网络参数的测定一、实验目的1加深理解双口网络的基本理论。2.学习双口网络 Y参数、Z参数及传输参数的测试方法。3深入理解双口网络的三种不同连接方式：级联(链联)，串联和并联，掌握部分双口网络的参数与其组成的复合双口网络的相应参数间的关系。二、原理说明1.如图2-12-1所示的无源线性双口网络，其两端口的电压、电流四个变量之间关系，可用多种形式的参数方程来描述。无 双口 f源 可络m图 2-12-1(1)若用Y参数方程来描述，则为li =YiiUi +Y2U2I 2 =Y21U1Y22U2其中Yu丄令U2 =0,即输出端口短路时U1丫21 =上 令U2 =0,即输出端口短路时U1Y

2、12丄令U0,即输入端口短路时U 2丫22P令5 =0,即输入端口短路时U 2由上可知，只要在双口网络的输入端口加上电压，令输出端口短路，根据上面的前两个公式即可求得输入端口处的输入导纳丫11和输出端口与输入端口之间的转移导纳丫21。同理，只要在双口网络的输出端口加上电压，令输入端口短路，根据上面的后两个公式 即可求得输出端口处的输入导纳丫22和输入端口与输出端口之间的转移导纳丫12。(2 )若用Z参数方程来描述，则为U 二 Z ii Ii 11 Z121U 2 Z21I1 ' Z22 I 2 其中 乙=也令I2 =0,即输出端口开路时11Z21 =土 令12 =0,即输出端口开路时1

3、1Z12 令h =0,即输入端口开路时1 2Z22 =UU1令Ii =0,即输入端口开路时1 2由上可知，只要在双口网络的输入端口加上电流源，令输出端口开路，根据上面的前两 个公式即可求得输出端口开路时输入端口处的输入阻抗Zii和输出端口与输入端口之间的开路转移阻抗Z21。同理，只要在双口网络的输出端口加上电流源，令输入端口开路，根据上面的后两个公 式即可求得输入端口开路时输出端口处的输入阻抗Z22和输入端口与输出端口之间的开路转移阻抗Zi2。（3）若用传输参数（A、T）方程来描述，则为Ui =AU2 -BbIi =CU2 -DI 2其中A =5°令12 =0,即输出端口开路时 U2

4、0B二H令=0,即输出端口短路时 T 2sc二也令I2 =0,即输出端口开路时U 20D二丄 令=0,即输出端口短路时 T 2s由上可知，只要在双口网络的输入端口加上电压，令输出端口开路或短路，在两个端口 同时测量电压和电流，即可求出传输参数A、B、C、D，这种方法称为同时测量法。2测量一条远距离传输线构成的双口网络，采用同时测量法就很不方便，这时可采用分别 测量法，即先在输入端口加电压，而将输出端口开路或短路，在输入端口测量其电压和电流， 由传输方程得Ri0 = 10A令I2 =0,即输出端口开路时Ii0 CUbRis二一11 =一令U2 =0,即输出端口短路时I1s D然后在输出端口加电压

5、，而将输入端口开路或短路，在输出端口测量其电压和电流，由传输方程得R20二一二D令h =0,即输入端口开路时 -I 20 CUb令八0即输入端口短路时Rio、Ris、R20、R>s分别表示一个端口开路或短路时另一端口的等效输入电阻，对于无源 线性双口网络，这四个参数只有三个是独立的，即AD - BC =1至此，可求得四个传输参数为R10A 二，-R20 - R2sB = AR?saR10D =CR203双口网络有三种不同的连接方式：级联(链联)，串联和并联，分别如下图2-12-2的,(b)和(c)所示。+ Ui(a)图 2-12-2(1)双口网络级联后的等效双口网络，如上图 2-12-2

6、的(a)所示。其传输参数亦可采用 前述方法之一求得。从理论推得两双口网络级联后的传输参数与两个级联的双口网络的传输 参数之间关系为AB_ ABABCD |CDCD即A =AABCB =ABBDC = C AD CD =C BD D(2)双口网络串联后的等效复合双口网络，如上图2-12-2(b)所示，其Z参数亦可采用前述求Z参数的方法求得。从理论推得复合双口网络的Z参数与两个串联的部分双口网络的1121二Z11Z11= Z12 Z12 二Z21 Z1Z21乙2. ZuZ722Z参数之间关系为乙1乙2Z21Z222-12-2(c)所示，其Y参数亦可采用Y参数与两个并联的部分双口网络的(3 )双口网

7、络并联后的等效复合双口网络，如上图 前述求Y参数的方法求得。从理论推得复合双口网络的Y参数之间关系为Y21 M丫2；丫22 二 丫22 丫22三、实验设备表 2-12-1序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源1DG042GYS-n组合仪表14双口网络实验电路板1DG05四、实验内容双口网络的实验电路如图2-12-3所示。将直流稳压电源的输出电压调到10V，作为双口网络的输入。1.用同时测量法测量双口网络I的 Y参数、Z参数及传输参数，将测量与计算结果记录于 表 2-12-2 中。表 2-12-2双 口 网 络I测量值计算值输出端口开路I 2=0U (V)U2 (V)I 1 (mA)AC，Z；

8、1Z：输岀端口短路U2=0U (V)I 1 (mA)I 2 (mA)B，D*丫输入端口开路11=0U (V)U (V)12 (mA)Z；2Z；2输入端口短路U=o11 (mA)a (V)12 (mA)丫1；Y；跟口用催I跋口珂踣II图 2-12-32 用同时测量法测量双口网络n的的Y参数、Z参数及传输参数，将测量与计算结果记录于表 2-12-3。表 2-12-3测量值计算值双 口 网 络 n输出端口开路丨2=0U (V)U2 (V)11 (mA)A”Z21输出端口短路U=0U (V)11 (mA)12 (mA)B “D "Y：Y输入端口开路11=0U (V)U2 (V)12 (mA)

9、Z12Z2；输入端口短路U=011 (mA)a (V)12 (mA)Y2丫223 用分别测量法分别测量双口网络I、n的传输参数，将测量与计算结果记录于表2-12-4中，与用同时测量法测得的双口网络i、n的传输参数值进行比较。4用同时测量法分别测量双口网络I和II级联（链联），串联和并联（分别如图2-12-2的，（b）和（c）所示）后组成的复合双口网络的传输参数，Z参数及Y参数，将测量与计算结果记录于表2-12-5中，并验证复合双口网络的传输参数，Z参数及Y参数与两个部分双口网络的相应参数之间的函数关系。表 2-12-4输出端开路I 2=0输出端短路U2=0计算传输参数U0(V)I 10(mA)

10、Rw(k 0Us(V)11s(mA)Rs(kf)双口网络I双口网络I双口网络 n双口网络n输入端开路1 1=0输入端短路U1=0a"=C r =Dc"= dIU20(V)I 20(mA)志化0Us(V)12s (mA)恵（k。双口网络i双口网络n表 2-12-5in级联复合双 口网络测量值计算值1输出端口开路I 2=0U1 (V)U2 (V)11 (mA)Ac输出端口短路U=0U1 (V)11 (mA)12 (mA)BDin串联复合双 口网络输出端口开路丨2=0U1 (V)U2 (V)I 1 (mA)Z11乙1输入端口开路丨1=0U (V)U2 (V)I 2 (mA)Z12

11、乙2输出端口短路U1 (V)11 (mA)12 (mA)Y11丫1in并联复合双 口网络U2 = 0输入端口短路U1=011 (mA)(V)I 2 (mA)丫12丫225.用分别测量法测量两个双口网级联后的等效复合双口网络的传输参数将测量与计算结果 记录于表2-12-6中，与同时测量法的结果进行比较，并验证等效复合双口网络的传输参数与两个级联的双口网络传输参数之间的函数关系。表 2-12-6输出端开路1 2 = 0输出端短路U2=0计算传输参数Uo(V)I 10(mA)R0(kf)U1s(V)11s (mA)Rs(k 命输入端开路丨1=0输入端短路U=0A=B=C=D=U°(V)I 20(mA)R°(k0U2s(V)12s (mA)Rs(k。五、实验注意事项1 测量电流时，要注意判别电流表的极性及选取合适的量程（注意电流12的参考方向）。2两个双口网络级联时，应注意将双口网络I的输出端口与双口网络n的输入端口联接。3两个双口网络串联时，应注意将双口网络I的输入端口与双口网络 II的输入端口串联,将双口网络I的输出端口与双口网络II的输出端口串联。4两个双口网络并联时，应注意将双口网络I的输入端口与双口网络 II的输入端口并联,将双口网络I的输出端口与双口网络II的输出端口并联。六、预习思考题本实验可否用于交流双口网络的测定？七、实验报告要求1