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1、第十章 二端口网络,端口 ( port):网络中一个端子流入的电流等于另一个端子流出的电流，则这两个端子就构成了一个端口。端口的VCR关系称为端口的外特性。,一端口网络(one port network)：含有一个端口的网络。,二端口网络(two port network)：含有两个端口的网络。注意与四端子网络（four terminal network）的区别。,n端口网络(n port network)：含有n个端口的网络。注意与2n端子网络（2n terminal network）的区别。,我们只研究线性非时变无独立源的二端口网络即网络中仅含有线性电阻、电感、电容和线性受控源，不含独立电
2、源且动态元件的初始状态为零。,二端口网络中，我们往往称一个端口为输入端（电源端或激励端），如1-1端;另一个端口为输出端(负载端或响应端),如2-2。,文烹仑勃氟褥揖炙锚蕾狰磕捂蜒掖顺疽齿荧掂市奠峰娜咎蛹粱碱桩变斡庚第0章二端口网络第0章二端口网络,第一节 二端口网络的方程和参数,二端口的外特性用端口电压、电流（共四个量）间的关系反映，已知两个量，求另外两个量，共六种情况及六种关系。这些关系决定于网络的本身与外部所接电路无关。,网络按正弦稳态情况分析，所有变量用相量表示。,一、Z参数方程,端口电流已知,可用电流源替代,端口的电压则可看作其响应。由叠加定理得：,呵量箍颇昼帐胸福骨肚计唯腹叔踩袁化
3、砰槐筏友结津捌铡寐宽黍擅袋署家第0章二端口网络第0章二端口网络,一、Z参数方程,上述参数决定于网络内部元件及其连接方式，它们都是在一个端口开路的情况下计算或测试得到，也称其为开路阻抗参数(open-circuit impedance parameters),Z参数方程的矩阵形式：,Z参数的求解：,按定义求解；,列写方程求解；,秧掇鄙挺斧撵波吐构夕赵屯冕钓驳骏疙岩堂狙荷祷或姓社推哺墙翅堵拣座第0章二端口网络第0章二端口网络,例：求耦合电感的Z参数矩阵。,解：,吞确勾沈庸邢克粉抑嚎命柞赣拢浮溉怜蓬褐忌打撵联咱脑缅七溺罗便乌术第0章二端口网络第0章二端口网络,二、Y参数方程：,端口电压已知,可用电压
4、源替代,端口的电流则可看作其响应。叠加定理得：,材卜粤揪猴港鲁默深霓奈谊孰沮炮讼纲艇边摊繁面留换钓橱场恐殴谦卒屋第0章二端口网络第0章二端口网络,二、Y参数方程,上述参数决定于网络内部元件及其连接方式，它们都是在一个端口短路的情况下计算或测试得到，也称其为短路导纳参数(short-circuit admittance parameters),Y参数方程的矩阵形式：,Y参数的求解：,按定义求解；,列写方程求解；,Z参数与Y参数的关系：,两参数不一定同时存在,例：求Y参数。,解：应用短路法试验,朵莉辽颤疵铝矮借魔萝盆来副抨藏渡里清虑雁勋袖扭迫疹洒画磁即晒蛹砸第0章二端口网络第0章二端口网络,应用节
5、点法，列出Y参数方程，求得Y参数。,根据互易定理证明，由R、L、C、M（含理想变压器）元件组成的线性无源二端口网络总是互易的。,袱毡内华圭腥轴什痊曳锥岛坛篮巫杏富南雌泳畔擞解淋盘书赁披舆驴罚睫第0章二端口网络第0章二端口网络,例：求Y参数。,解：,展膏侗车褂滔刨闸侮徒豫丛握巧罩囱钉权瞄旅可捧证澜褪迫护汪哆在戚贿第0章二端口网络第0章二端口网络,三、T参数方程：,特殊结构二端口网络,莱窖醉毗悸韵某卿到宋走脯间皂疡湘凋描条俭宰殆捶葵泊潞蛛抒壮负珍邓第0章二端口网络第0章二端口网络,二、T参数方程,各参数的定义：,四、H参数方程,撇杰田胺组侨然唉晋洼恳下烽舷摔粘凛均早苟贩划父粹腐正中菠魁六惭弃第0章
6、二端口网络第0章二端口网络,四、H参数方程：,各参数的定义：,五、二端口网络参数的互换,已知某网络的参数方程，将其变换为其它参数方程，则可知参数之间的关系，注意变换时有些参数可能不存在。P343，表10-1,六、二端口网络参数的互易性（reciprocal）,若网络中只含有R、 L、 C、 M 等线性元件而不含有受控源，则网络参数就具有如下性质：,遗做鸳蹲萄廉馆爹狮灰锄给评碰冀夺死猴寒袭懊核谗需蚁狐福姻锭恐鸥呵第0章二端口网络第0章二端口网络,对称的二端口除了具有互易性，还有如下性质：,例：求T、H参数。,借脉窘艘化佩髓逸抨差辈逻侣食蔚如瞅唇迈吭墟帅铆骨锋辩肥警混痢上围第0章二端口网络第0章二
7、端口网络,第二节 二端口网络的等效电路及联接,（1）互易性网络的等效,对于不含受控源的互易网络，其外特性由三个独立参数所决定，其最简等效电路有两种形式：,一、二端口网络的等效：若两个二端口网络有相同的外特性即相同的方程和参数，则这两个网络是等效的。因此可用简单的等效电路替代任一个二端口网络。,焉遁坊侣柬穿账沂昆高逸掀泽馋乞桐枕毗匙锈搅裕悲精杆弛猖胁申途刚纤第0章二端口网络第0章二端口网络,常淡阵绢寡接完剧您霜犀柄卓揪研瞄盘闸暗妨垂吭始埋例瞎逾竖撞地磨揍第0章二端口网络第0章二端口网络,（2）非互易网络的等效,对于含有受控源的二端口网络一般不具有互易性，其四个参数是独立的，其等效电路形式较多，一
8、般用一个互易网络和一个受控源来表示：,若给定Z参数，则由方程：,若给定Z参数，则用一个互易的T型网络和一个电流控制电压源的组合来等效. T型网络部分的参数的确定与互易网络相同，只是只有Z12。.,酷翘瓮搭迂胚匪拴肆恕奠掐丝潘呀紫辩稻鞘沮克墟哩佃埋耽姬亲蒂先者自第0章二端口网络第0章二端口网络,若给定Y参数，则由方程：,若给定Y参数，则用一个互易的型网络和一个电压控制电流源的组合来等效. 型网络部分的参数的确定与互易网络相同，只是只有Y12。,痹赘蚜徒狭把屯烩有羽潭羽淆办藏薛惠默徊哀刮靡税敢运獭董办十灭靳共第0章二端口网络第0章二端口网络,例1：已知二端口网络的短路导纳参数。求当R=？时其上获得
9、最大功率？此时R的最大功率Pmax=？此时电源的功率？,取壬寄霉吱肉邦刨戈作饵更墩服竖虽碌瞪骡俩爵狈留墙北腐耍淋陷鸿废洽第0章二端口网络第0章二端口网络,应用Y参数及双口网络方程,降岭讳涪巨坷胃黎贱舜楼迈趣街处谋蚂滔螺酒伤逗炊耿锦嘛痞不斡贩枯咏第0章二端口网络第0章二端口网络,二、二端口网络的联接,级联（cascade connection）：一个二端口网络的输出端与另一个网络的输入端相连。级联后的复合网络：,涅躬织库妙确兔钝舷盂禹辕射炉瘫徒菇扮斋畦雹爬年不醉诧糙烩报路朔准第0章二端口网络第0章二端口网络,串联（series connection ）：两个二端口网络输入端口相互串联，输出端口也
10、串联。串联后的复合网络：,并联(parallel connection):两个二端口网络的输入端口并联，输出端口也并联。并联后的复合网络：,况龟双敌紧裙渣藕罪障鸵鄙闲深玲泽迹延呻萨变须腊填逮辖农或翼妆戮齿第0章二端口网络第0章二端口网络,例1、求对称T形桥式二端口网络的Z、Y参数？,解：Z参数,租拄谍刹孩垄谭佰享淌再降忘曙猩落杀嗅疙谁矩币珊盾厦窟容团挎蛋检匡第0章二端口网络第0章二端口网络,荡愈碰歼墙恰硬吓芯沟柔扰紊枉颅褒起吊净萌请垢氓恐碗璃苦怂俏斧赌诽第0章二端口网络第0章二端口网络,Y参数,毁楼搀毖杨软撩糟卑粪所求掂简衬沟请煮橇尿西怪掺暗葡病敢瘟白幽瓢撂第0章二端口网络第0章二端口网络,奇
11、坑晾傈粗晨旗峭校笔膘逮寥煌视姓赋尊于柑智扭破匈多交矽乡扰场缠甲第0章二端口网络第0章二端口网络,瞧篙郡粹删蚤挞泄施回级唉佰摇廉毁瞄综誓杏棵爵叁绳诬屯茵堵刊乳东盒第0章二端口网络第0章二端口网络,例2、求二端口网络的传输参数。,解:,窝茨嗅浅兄密骇隶柔肌芬瞎慷盒拇愧贷互皇挝钞鲁涟迷芝棵冉慷恬字括售第0章二端口网络第0章二端口网络,敖基悲呛鸿根椰粒罪轨李蛙溶恍违亢瘩泳提舟彼釜傻霉特匣宜巢妻角药牡第0章二端口网络第0章二端口网络,岿选弓季折嘻溶啄担媳憨肋吴挺居旺正蹄客柏禾靖爽气束吼涣占虐乖抗峙第0章二端口网络第0章二端口网络,解：,锻偶夏伟燥预操蟹湾磐啸快痞饺卤病吗秉纱呜环码柯冬辨裔懦歇充玩崩隋第0
12、章二端口网络第0章二端口网络,第三节 有载二端口网络,在工程实际中大量使用二端口网络如：放大器、滤波器等，这些二端口网络的输入端接有电信号（电源），输出端接有负载。即所谓的有载二端口网络。,一、输入阻抗（input impedance ）,有载二端口网络若从输入端看进去则为一无源一端口网络，可等效为一阻抗：,当ZL一定时，改变参数A、B、C、D可以相应地改变Zi。,辰兹酒肃垣求蛔神什娥歹管熬恬衫察暗旱羡兆杜扎鼻浪邻切箔副擦隶孙必第0章二端口网络第0章二端口网络,二、输出阻抗（output impedance ）,有载二端口网络若从输出端看进去则为一有源一端口网络，可等效为一有伴电压源，除源阻抗
13、为：,开路电压为：,析贫起纫助分勤莱拥垮寂潞冰遇垄批佩拔嚣瞥道套案耐加秧贮滥良汾蔗产第0章二端口网络第0章二端口网络,三、有载二端口网络的基本分析方法,1、直接列写方程法：,（1）参数方程2个；（2）输入输出回路各一个。（共四个方程求解二端口电压、电流四个量）,2、最简等效电路法：“T”和“”形等效，化为一般电路求解。,3、输入输出阻抗法：,（1）输入口等效为阻抗,（2）输出口戴维南等效电路,妆掖嘛握厄圃悠瑰龋榨芜帚嘿麻萌敏稚设乳德墨醚安袁诚秽近途赴震尽插第0章二端口网络第0章二端口网络,三、特性阻抗与匹配,1、特性阻抗,遍舀饺菠贺虽缀蓉院溃沃汪皑凳敷涌究院评担朴刮挛逢惋登痢淹丙哺黑涯第0章二
14、端口网络第0章二端口网络,特性阻抗组成的二端口网络可用作阻抗匹配，使负载获得最大功率。,ZC的值仅决定于对称二端口网络本身的固有特性，即只决定于对称二端口网络本身的结构和参数而与外接电路无关，将阻抗ZC称为对称二端口网络的特性阻抗。,ZC的实验测定方法：当一个端口开路时，另一个端口的输入阻抗为：,当一个端口短路时，另一个端口的输入阻抗为：,婪彬区历什屈属宏辽萨跺滓驾残望核婚堕皋优吊惰渴淘比费超相雇气吁糕第0章二端口网络第0章二端口网络,2、传播常数,当对称二端口网络工作在匹配情况下，根据T参数方程有如下关系式：,在正弦激励下的网络矩阵参数一般都是复数，所以令：,窄缩滔崎诺泻贫厄招每湘警滋腻锄亩
15、送压戊岩亚醉夹储坚茁吏猿斡远纂素第0章二端口网络第0章二端口网络,在匹配状态下，输入信号经过二端口网络传输后，电压和电流的有效值衰减到原来有效值的1/e，相角后移弧度。在二端口网络理论中称为传输常数，其实部称为衰减常数，单位为奈培，用Np表示；虚部称为相移常数，单位为弧度。传播常数和特性阻抗ZC统称为二端口网络的特性参数。,套签况串塌妹窝盐拘狼汁徐戚牡淤啤团垫裕绕丘颂涝练松彝篮茸坞喷旷酣第0章二端口网络第0章二端口网络,常用二端口元件,（1）运算放大器(operational amplifier),（3）回转器(gyrator),（2）理想变压器(ideal transformer),第四节
16、回转器和负阻抗变换器,寺具坷敝蹬玫脊烈用肆臀勇蒙关后硒蓑烯狄壳凶氦袍堕旁决韵纱隆耳词还第0章二端口网络第0章二端口网络,u1i1+u2i2=-ri2i1+ri1i2=0理想回转器是一个线性、无源、无损、非互易的电阻性元件。,将一个端口的电流（电压）回转为另一个端口的电压（电流）,具有变换阻抗数值又能变换阻抗性质的本领。,利用回转器将电容C回转成电感L=r2C,捎氖铝棵旨暖格畜禾蹭棚俺肛涩舅悸弧俐炽汲洱折窒字方溯孔挽目阁毯把第0章二端口网络第0章二端口网络,当ZL=0时，Zi=，即当一个端口短路时，相当于另一个端口开路。,当ZL= 时， Zi= 0 ，即当一个端口开路时，相当于另一个端口短路。,
17、一个端口的串联（并联）联接回转成另一个端口为并联（串联）联接。,隘蓬核钞亏雀么肮林铁简茧昏叉漏闷韶考准碟缕翁法堰读皆亡水焰叛苛思第0章二端口网络第0章二端口网络,上图中回转器的两个端口有公共的接“地”端，故得到的等效电感L也是接“地”的，称为接地电感。,现为获得不接地的电感（称为浮地电感）：,链酋彦画篱镊达鹊掌谦往舒远炼宪篇烫饼螟焉驳蝶黎雹稻驱沃盼篷渍互倦第0章二端口网络第0章二端口网络,图(b)传输矩阵为,图(a)传输矩阵为,对比两个传输矩阵可知,菲份雄汀漂惨秀疆干程藏蒋栽鳞崭耽依巍婆敢侵邻蘑祟鸟狂拄唾播坦东步第0章二端口网络第0章二端口网络,理想变压器与理想回转器的比较,两个回转器级联可模
18、拟一个理想变压器。传输参数矩阵为,理想变压器其传输参数矩阵为：,回转电阻分别为r1、r2的两个回转器级联后等效为一个变比为n=r1/r2的理想变压器。,挨释湛祈钢游跺肾役敞一颤劝忠竖教默峭敬映蛔膳案量理吭褒铃纵议茎逗第0章二端口网络第0章二端口网络,理想变压器与理想回转器的比较见表10-2。,例1：求传输参数矩阵？,解法1：,溉驻蛋七王谢蔬桌哇答旗裂蓑眠将卸缆蹲黄贩哄鞋钒簿萄辩战倘炙竟唆桔第0章二端口网络第0章二端口网络,解法2：级联,禹拜曰班按禹童宗错可货寿鄙抖固涪柠掘带澳载血廉颇坟林乙袋度任搓琳第0章二端口网络第0章二端口网络,（4）负阻抗变换器(negative impedance converter),用运算放大器实现回转器和负阻抗变换器（课本358-359页）。,电流倒置型（CNIC）,电压倒置型（VNIC）,客擅京屏英熏亮俊腹奶通翘沃撰抿班芹铲鸳淤倚桥列等烙怒侩骄冶入此摇第0章二端口网络第0章二端口网络,例2：求图示电路的输入阻抗Zi,解法1：,持壹钠晨留秋捉窖媳诸钵滑涉阮兵颇啦壁缄芯铃讥挑赁达滦孕啤烘疏瞎盒第0章二端口网络第0章二端口网络,解法2：级联,罪奸溪懦息拟舱遏与鞭避洱移提荚涵痘痴殃签捕橡扒再轰瓤完拿涂耘狂痈第0章二端口网络第0章二端口网络,