微波技术第3章-微波网络基础

第3章微波网络基础1、了解常用的微波网络矩阵及其性质；2、了解常用网络矩阵参数的物理意义；3、掌握二口网络的基本性质。

微波网络基本概念实际微波系统包含不同功能的许多微波元件，相当于在均匀传输系统中引入不均匀性，称微波网络。（即用网络等效）。理论上可用麦氏方程和边界条件求解其中的电磁场问题。但实际上由于边界条件数学表达式太复杂，故电磁场解析法将过分复杂而变得无实际意义。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型；（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）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－－有损耗互易网络－－媒质均匀、各向同性无损网络－－无损耗对称网络－－机构对称微波网络特征量设媒质为各向同性的线性媒质（ε、μ、σ为标量）相位变化也可通过网络参量来体现。第一类阻抗或导纳（测量不方便）第二类入射波和反射波（S参量，测量方便）阻抗矩阵与导纳矩阵可见：（Z矩阵）与（Y矩阵）互为逆矩阵。广义散射矩阵（S矩阵）①i≠j时，[Sij]表示当j口接电源、其余口均接匹配负载时，从j口到i口的电压传输函数。它是一个复数，其相角表示入波ai经网络从i口出射时（出波bi）所产生的相移，它与i、j口的参考面选择有关，其传输函数的模与参考面选择无关。②i=j时，Sjj=bj/

aj

，表示其余口接匹配负载时j口的反射系数。形式：Sij：散射参量，bi

、ai为出、入波(反射波、入射波）。转移矩阵（ABCD矩阵、传递矩阵、链矩阵）阻抗矩阵作变换便于复杂网络的简单化。（计算机对矩阵运算快速方便！）其中级联时，有：转移矩阵（ABCD矩阵、传递矩阵、链矩阵）传输矩阵（T矩阵）用出波和入波作特征量更方便，则级联时合成网络的T矩阵为各T矩阵之积：其中：网络矩阵的性质理论上N口网络有N2个复数网络参数，需用2N2个标量来描述。互易网络：（主要为无源器件，《电分》中指不含受控源）。对二口网络，有：

1、概念：网络中充填的媒质是各向同性的。

2、性质：互易网络的Z矩阵，Y矩阵，S矩阵都是对称矩阵。实际应用中网络具有某些特点，独立的网络参数可以大为减小。无损网络性质：网络矩阵的性质概念：网络本身不消耗功率，即Pin=Pout,

可用LC电路等效。无损网络的S矩阵是酉矩阵。无损网络的Z矩阵和Y矩阵是反厄米阵。双口网络双口网络Z、Y、S矩阵：多个双口网络级联时，如何获得输入、输出端口的关系呢？由转移矩阵（又称A矩阵、传递矩阵、链矩阵）和传输矩阵（T矩阵）来解决。注意：只有N=2的双口网络才有A矩阵和T矩阵，对N＞2的多口网络不存在A矩阵和T矩阵的概念。对称双口网络一个微波元件，如果其媒质各向同性，则机械结构对称时其等效网络的电性能对称；但电性能对称的网络其机械结构并不要求一定对称。对于一个无损互易双口网络，只需要适当移动参考面位置，就可以使其成为对称双口网络。概念性质对称网络必定是互易的，即互易是对称的必要条件。原因：媒质是各向同性的！

注意双口互易无损网络的特点A矩阵T矩阵a，d为实数，b，c为纯虚数。二端口网络的工作特性参量工作衰减对无源网络插入衰减反射衰减吸收衰减陈P122二端口网络的工作特性参量插入相移插入驻波比条件：电源、负载均匹配电压传输系数二端口网络的输入、输出反射系数二端口网络的功率增益实际功率增益资用功率增益转移功率增益Pavs为可送进网络最大功率Pavn为可送进负载最大功率特殊的转移功率增益转移功率增益匹配转移功率增益单向转移功率增益例题一任意四端网