电信传输原理及应用第二章 微波网络基础课件.ppt

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1、2.6微波网络基础任何一个微波系统都是由各种微波元件和微波传输线组成的。任何一个复杂的微波系统都可以用电磁场理论和低频网络理论相结合的方法来分析，这种理论称为微波网络理论。微波网络具有如下特点：(1)对于不同的模式有不同的等效网络结构及参量。通常希望传输线工作于主模状态。(2)电路中不均匀区附近将会激起高次模，此时高次模对工作模式的影响仅增加一个电抗值，可计入网络参量之内。(3)整个网络参考面要严格规定，一旦参考面移动，则网络参量就会改变。(4)微波网络的等效电路及其参量只适用于一个频段微波元件等效为微波网络一、网络参考面的选择参考面的位置可以任意选，但必须考虑以下两

2、点：（1）单模传输时，参考面的位置应尽量远离不连续性区域，这样参考面上的高次模场强可以忽略，只考虑主模的场强；（2）选择参考面必须与传输方向相垂直，这样使参考面上的电压和电流有明确的意义如果参考面位置改变，则网络参数也随之改变。二、不均匀区等效为微波网络微波元件对电磁波的控制作用是通过微波元件内部的不均匀区(不连续性边界)和填充媒质的特性来实现的。将不均匀区等效为微波网络，需要用到电磁场的唯一性原理和线性叠加原理。线性叠加原理对于n端口线性网络，式中Zmn为阻抗参量，若m=n称它为自阻抗，若mn称它为转移阻抗。如果n端口网络的各个参考面上同时有电压作用时式中Ymn为

3、导纳参量，若m=n称它为自导纳，若mn称它为转移导纳。唯一性原理在一个封闭区域的边界上，切向电场或者切向磁场如果是确定的，那么区域内的电磁场就被唯一确定不连续性区域的边界是由导体及网络参考面构成的，参考面上的模式电压和模式电流正比于横向电场和横向磁场的幅度函数，如果网络参考面上的电压确定了，则网络内的电磁场就唯一地确定三、微波网络的特性(一)微波网络的分类按网络的特性进行分类1.线性与非线性网络2.可逆与不可逆网络3.无耗与有耗网络4.对称与非对称网络按微波元件的功能来分1.阻抗匹配网络2.功率分配网络3.滤波网络4.波型变换网络(二)微波网络的性质对于无耗网络，网

4、络的全部阻抗参量和导纳参量均为纯虚数，即有对于可逆网络，则有下列互易特性对于对称网络，则有(1)(2)(3)二端口微波网络一、二端口微波网络的网络参量在各种微波网络中，二端口微波网络是最基本的。例如：衰减器、移相器、阻抗变换器和滤波器等均属于二端口微波网络。表征二端口微波网络特性的参量可以分为两大类：一、反映网络参考面上电压与电流之间关系的参量二、反映网络参考面上入射波电压与反射波电压之间关系的参量。如图所示。(一)阻抗参量、导纳参量和转移参量1阻抗参量用T1和T2两个参考面上的电流表示两个参考面上的电压，其网络方程为各阻抗参量元素定义如下表示T2面开路时，端口(1)

5、的输入阻抗；表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；表示T2面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。特性阻抗归一化T1和T2参考面上的归一化电压和归一化电流分别为归一化归一化阻抗参量为2.导纳参量用T1和T2两个参考面上的电压表示两个参考面上的电流，其网络方程为各导纳参量元素定义如下表示T2面短路时，端口(1)的输入导纳；表示T1面短路时，端口(2)的输入导纳表示T1面短路时，端口(2)至端口(1)的转移导纳；表示T2面短路时，端口(1)至端口(2)的转移导纳。如果T1和T2参考面所接传输线的特性导纳分别为Y01

6、和Y02，则归一化表示式为3.转移参量用T2面上的电压、电流来表示T1面上的电压和电流的网络方程，且规定电流流进网络为正方向，流出网络为负方向。则有转移参量的定义为表示T2面开路时，端口(2)至端口(1)的电压转移系数；表示T2面短路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；表示T2面开路时，端口(2)至端口(1)的转移导纳；表示T2面短路时，端口(2)至端口(1)的电流转移系数。归一化方程(二)散射参量和传输参量不管电路如何变化，信号源输出功率可以设法保持不变，而且很容易得到匹配的终端负载。1.散射参量二端口网络参考面T1和T2面上的归一化入射波电压和归一化反射波电压应

7、用叠加原理，可以用两个参考面上的入射波电压来表示两个参考面上的反射波电压，其网络方程为散射参量的定义为表示T2面接匹配负载时，T1面上的电压反射系数；表示T1面接匹配负载时，T2面至T1面的电压传输系数；表示T2面接匹配负载时，T1面至T2面的电压传输系数；表示T1面接匹配负载时，T2面上的电压反射系数。2.传输参量用T2面上的电压入射波和反射波来表示T1面上的电压入射波和反射波，其网络方程为矩阵形式为表示表示T2面接匹配负载时，T1面至T2面的电压传输系数的倒数，其余参量没有直观的物理意义。二、二端口微波网络参量的性质一般情况下，二端口网络的五种网