【正文】 第 4章 無源微波器件 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 匹配元件和連接元件 分路元件 定向耦合器 三分貝電橋 微波衰減器和濾波器 微波鐵氧體器件 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 概述 1. 微波網(wǎng)絡(luò)的概念與分類 ? 概念：為避開微波器件的內(nèi)部場結(jié)構(gòu)，將其視為具有幾個(gè)端口的微波網(wǎng)絡(luò)，再用類似于低頻網(wǎng)絡(luò)的方法處理，稱之為微波網(wǎng)絡(luò)方法 。 ? 分類： 分類方法 類 型 按端口數(shù)量分 一口網(wǎng)絡(luò)、二口網(wǎng)絡(luò)、多口網(wǎng)絡(luò) 按幾何對稱性分 對稱網(wǎng)絡(luò)、非對稱網(wǎng)絡(luò) 按物理對稱性分 互易網(wǎng)絡(luò)、非互易網(wǎng)絡(luò) 按功率損耗分 無耗網(wǎng)絡(luò)、有耗網(wǎng)絡(luò) 按變換類型分 線性網(wǎng)絡(luò)、非線性網(wǎng)絡(luò) 概述 2. 微波網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) （ 1）必須針對確定的模式。 （ 2）必須針對確定的參考面。只有參考面確定，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參量才能確定。 （ 3）端口的電壓、電流宜用歸一化值。 iii ZII 0?iii ZUU0?電壓： ?iI ?iI?iI ?iI進(jìn)波： 歸一化進(jìn)波： 出波： 歸一化出波： ?? ? ii IUia?? ?? ii IU?iU ?iU?iU ?iUib 概述 2. 微波網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 序號 非歸一化形式 歸一化形式 1 2 3 4 5 6 表 412 分析微波網(wǎng)絡(luò)時(shí)的一些基本關(guān)系式 ?? ?? iii UUUiiiiiiiZUZUUUU00???? ?????? ?? iii III iiiiiii ZIZIIII 00 ???? ??????? iii IUZ 0 iii aIU ?? ?????? iii IUZ 0 iii bIU ??? ??? ?*21 ??? ? iii IUP ? ? ? ? ** 212121 iiiiiii aaIIUUP ??? ?????? ?*21 ??? ? iii IUP ? ? ? ? *** 212121 iiiiiii bbIIUUP ??? ????? 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 1. 轉(zhuǎn)移參量（ A參量） （ 1）歸一化轉(zhuǎn)移參量 b 1 a 1 Z 01 I 1 U 1 [ Z ] [ Y ] [ S ] U 2 a 2 b 2 I 2 Z 02 T 2 T 1 ? ?? ??????????221221IdcUIIbaUU??????? dc baA? ?? ??????????221221IDUCIIBUAU?????????????????????????0201020102021102ZZdZZcZZbZZaDCBAA圖 411 二口網(wǎng)絡(luò)及端口的電壓、電流 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 （ 2）轉(zhuǎn)移參量的物理意義 0212??IUUa ——表示端口 2開路時(shí)，端口 2至端口 1的 電壓轉(zhuǎn)移系數(shù) 0212 ??? UIUb ——表示端口 2短路時(shí)，端口 2至端口 1的轉(zhuǎn)移阻抗。 0212 ??IUIc ——表示端口 2開路時(shí)，端口 2至端口 1的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。 0212 ??? UIId ——表示端口 2短路時(shí)，端口 2至端口 1的 電流轉(zhuǎn)移系數(shù)。 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 例 411： 串聯(lián)阻抗單元電路如圖所示，推導(dǎo)該單元電路的 A矩陣。 I1 U 1 Z U 2 I 2 T 2 T 1 端口 2開路時(shí) 21 UU ?10212???IUUa 00212???IUIc端口 2短路時(shí) 11 ZIU ? 21 II ??ZIUbU???? 021210212????UIId圖 412 串聯(lián)阻抗單元電路 02 ?I解： 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 （ 3）轉(zhuǎn)移參量的性質(zhì) （ 4）轉(zhuǎn)移參量的傳遞性 若網(wǎng)絡(luò)對稱， 有 a=d。 若網(wǎng)絡(luò)互易，由 adbc=1。 若網(wǎng)絡(luò)無耗，有 a、 d為實(shí)數(shù)， b、 c為純虛數(shù)。 U 2 U 1 U 3 A 1 I 3 I 2 I 1 A 2 T 3 T 1 T 2 I 2 ???????????????33222IUIU A21 AAA ? nAAAA ?21??????? ???????? ????????33213311IUIUIU AAA??????????????22111IUIU A圖 413 二口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián) 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 2. 散射參量（ S參量） – 定義： – 物理意義： ???????22212122121111aSaSbaSaSb ???????22211211SSSSS011112 ??aabS ——表示端口 2接匹配負(fù)載時(shí)，端口 1處的反射系數(shù)。 022221??aabS ——表示端口 1接匹配負(fù)載時(shí)，端口 2處的反射系數(shù)。 021121 ??aabS ——表示端口 1接匹配負(fù)載時(shí)，端口 2至端口 1的 電壓傳輸系數(shù)。 012212 ??aabS ——表示端口 2接匹配負(fù)載時(shí)，端口 1至端口 2的 電壓傳輸系數(shù) 。 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 – 性質(zhì) 若網(wǎng)絡(luò)對稱，有 若網(wǎng)絡(luò)互易，有 若網(wǎng)絡(luò)無耗，有 2211 SS ?2112 SS ????????????????1001222212*2122*1112*2221*1211221211SSSSSSSSSSSSISS ?*T 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 3. 阻抗參量（ Z參量）和導(dǎo)納參量（ Y參量） ???????22212122121111IZIZUIZIZU ???????22211211ZZZZZ???????22212122121111UYUYIUYUYI???????22211211YYYYY 二口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量 4. 網(wǎng)絡(luò)參量之間的變換 （ 1） Z參量與 A參量的關(guān)系 （ 2） Y參量與 A參量的關(guān)系 （ 3） S參量與歸一化 A參量的關(guān)系 ?????????? ?????????cdccbcadcaZZZZ122211211Z? ??????????????????????babbbcadbdYYYY122211211Y? ? ? ?? ?? ? ? ???????????????????????????????????DCBACBADSDCBASDCBABCADSDCBACBDAS2221121122 二口網(wǎng)絡(luò)參量的應(yīng)用 1. 基本單元電路的 A參量 名稱 等效電路 串聯(lián) 阻抗 并聯(lián) 導(dǎo)納 理想 變壓器 傳輸 線段 Z 01 T 2 Z 02 Z T 1 ?????? 101 Z ??????????????0201020211020 ZZZZZZZ Y 01 T 2 Y 02 Y T 1 ?????? 101Y ??????????????010202010201 0YYYYYYY Z 01 T 2 Z 02 n :1 T 1 ????????nn 100??????????????02010102100ZZnZZn Z 01 T 2 Z 02 Z 0 θ T 1 A A????????????c o ss in1js injc o s00ZZ??????????????????c o ss i njs i njc o s020100201020100102ZZZZZZZZZZ 二口網(wǎng)絡(luò)參量的應(yīng)用 2. 二口網(wǎng)絡(luò)的工作特性參量 （ 1）電壓傳輸系數(shù) T：網(wǎng)絡(luò)輸出端接匹配負(fù)載時(shí)，輸出端歸一化出波與輸入端歸一化進(jìn)波之比。 （ 2）插入相移：電壓傳輸系數(shù)的幅角， 。 （ 3）插入衰減：網(wǎng)絡(luò)輸出端接匹配負(fù)載時(shí)，輸入端進(jìn)波功率與輸出端出波功率之比，單位為 dB。 （ 4）插入駐波比：網(wǎng)絡(luò)輸出端接匹配負(fù)載時(shí)，輸入端的駐波比 210122SabTa???21j21 ?eS?221021 1lg10lg102 SPPAa?????????????11110m in1m a x1112SSUUa?????? 多口網(wǎng)絡(luò)及其化簡 1. 三口網(wǎng)絡(luò)的 S參量 2. 四口網(wǎng)絡(luò)的 S參量 ???????????333231232221131211SSSSSSSSSS332211 SSS ??網(wǎng)絡(luò)對稱 ? ?jijiSS jiij ??? 。3,2,1,網(wǎng)絡(luò)互易 網(wǎng)絡(luò)無耗 ? ?3,2,1, ?? jiSS jiij網(wǎng)絡(luò)對稱互易 Sab ?ISS ?*T?????????????44434241343332312423222114131211SSSSSSSSSSSSSSSSSSab ? 多口網(wǎng)絡(luò)及其化簡 3. 微波網(wǎng)絡(luò)的一些化簡條件 端口狀態(tài) 用歸一化進(jìn)波、出波表示 用電壓、電流表示 內(nèi)部狀態(tài) 端口匹配 參考面外移 外部狀態(tài) 接開路負(fù)載 ( ) 接短路負(fù)載 ( ) 接短路活塞 接匹配負(fù)載 ( ) 接任意負(fù)載 0?iiSiii aa ?je?? iii bb ?je ????? ? ii UUii ba ? 0?iI?? ?? ii UU ii ba ?? 0?iUiii ba ?2je ???0??iU 0?iaiiii ba ?2je ?? Γ 多口網(wǎng)絡(luò)及其化簡 例 412 ET接頭的端口 3接匹配負(fù)載，端口 2接短路活塞（長為 l的等效短路線），如圖所示。求 l＝ ?時(shí)輸出到匹配負(fù)載的功率最大。已知 ET接頭的散射矩陣是 匹配負(fù)載 2 1 3 l ?????????????????????022222221212