微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)ppt課件(2)(已修改)
2025-05-11 01:25 本頁面
【正文】 第 4章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 低頻網(wǎng)絡(luò)是微波網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) ,因此低頻網(wǎng)絡(luò)的一些定律 ,定理 ,概念 ,方法等 ,可以移植過來使用 ,如克希霍夫定律 ,回路電流法 ,節(jié)點(diǎn)電壓法 ,疊加原理 ,互易定理 ,戴維寧定理等都可以用來解決微波電路問題。但由于 微波電路均屬于分布參數(shù)系統(tǒng) ,和低頻網(wǎng)絡(luò)相比微波網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn) : (1)畫出的 等效電路及其參量是對(duì)一個(gè)工作模式而言 的 ,對(duì)于不同的模式有不同的等效網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及參量。 (2)電路中 不均勻點(diǎn)附近將會(huì)激起高次模 ,因此不均勻區(qū)段的網(wǎng)絡(luò)端面 (即參考面 )需遠(yuǎn)離不均勻區(qū)域 (3)由于 均勻傳輸線 是微波網(wǎng)絡(luò)的一部分 ,它的網(wǎng)絡(luò)參量與線的長(zhǎng)度有關(guān) ,因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)參考面也要嚴(yán)格規(guī)定 ,一旦參考面移動(dòng) ,則網(wǎng)絡(luò)參量就會(huì)改變。 (4)微波網(wǎng)絡(luò)的 等效電路及其參量只適用于一個(gè)頻段 ,當(dāng)頻率范圍大幅度變化時(shí) ,對(duì)于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的阻抗和導(dǎo)納不僅有量的變化 ,而且性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化 ,致使等效電路及其參量也發(fā)生改變 ,而且頻率特性會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。 4―2 波導(dǎo)傳輸線與雙線傳輸線的等效 傳輸線理論 是一種電路理論，它的 基本參量是電壓，電流 。 在低頻電路中 ,電壓和電流不僅有明確的定義 ,而且可以直接測(cè)量 ,從這兩個(gè)基本參量就可以導(dǎo)出一系列的其它參量 ,如功率，阻抗，導(dǎo)納，反射系數(shù)及駐波比等。 波導(dǎo)的 模式電壓 與 模式電流 規(guī)定為 : (1)使模式電壓 U(z)正比于橫向電場(chǎng) ET。模式電流 I(z)正比于橫向磁場(chǎng) HT。 (2)模式電壓與模式電流的共軛乘積的實(shí)部等于 平均傳輸功率 (3)模式電壓與模式電流之比等于 模式特性阻抗 1 R e [ ( ) ( ) ]2P U z I z??根據(jù)各種模式的橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)可導(dǎo)出相應(yīng)的模式電壓與模式電流 任何一段均勻傳輸線均可以看成等效雙線 ,并可應(yīng)用傳輸線理論來進(jìn)行分析 但必須指出 :雙線中電壓和電流是唯一可以確定的 ,而等效雙線中模式電壓和模式電流不能唯一確定 , 為了消除這種不確定性 ,必須引進(jìn)歸一化阻抗的概念 歸一化阻抗 : 011ZZZ??????? ?? ?? ? ? ????????00~~ZzIzIZzUzU歸一化電壓和歸一化電流 : Z0等效雙線的模式特性阻抗 歸一化入射波的定義為 ? ?? ?? ?? ?? ?00iiiiiUzUzZUzI z U zZ?? ????????? ?? ?? ?? ?? ?????????????zUZzUzIZzUzUrrrrr~~~00歸一化反射波的定義為 2211R e [ ( ) ] ( )2211R e [ ( ) ] ( )22ii i iir r rP U I z U zP U I z U z????????? ????入射波功率和反射波功率 : 傳輸?shù)挠泄β蕿? 222 211( ) ( )221( ) ( 1 )2i r i riP P P U z U zUz? ? ? ?? ? ?4―3 微波元件等效為微波網(wǎng)絡(luò)的原理 ： 對(duì)于單模傳輸情況來說 ,微波網(wǎng)絡(luò)的外接傳輸線的路數(shù)與參考面的數(shù)目相等 微波元件及其等效網(wǎng)絡(luò) 唯一性定理：如果一個(gè)封閉曲面上的切向電場(chǎng) (或切向磁場(chǎng) )給定 ,或者一部分封閉面上給定切向電場(chǎng) ,另一部分封閉面上給定切向磁場(chǎng) ,那么這個(gè)封閉面內(nèi)的電磁場(chǎng)就被唯一確定 如果參考面上的電壓給定，則參考面上的模式電流也被確定 對(duì)于 n端口線性網(wǎng)絡(luò) ,如果各個(gè)參考面上都有電流作用時(shí) ,應(yīng)用疊加原理 ,則 任意參考面上的電壓為各個(gè)參考面上的電流單獨(dú)作用時(shí)在該參考面上引起的電壓響應(yīng)之和 1 11 1 12 2 12 21 1 22 2 21 1 2 2nnnnn n n nn nU Z I Z I Z IU Z I Z I Z IU Z I Z I Z I? ? ? ???? ? ? ????? ? ? ? ??Zmn為阻抗參量 ,若 m=n為自阻抗 ,若 m≠n 為轉(zhuǎn)移阻抗 如果 n端口網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)參考面上同時(shí)有電壓作用時(shí) ,則在任意參考面上的電流為各個(gè)參考面上電壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí) ,在該參考面上的電流響應(yīng)之和 ,即 1 11 1 12 2 12 21 1 22 2
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