现代电路分析nch.pptx

双端口网络分析第一节网络函数第1页/共71页网络函数（系统函数）：是电路的零状态响应的拉普拉斯变换与激励的拉普拉斯变换之比：网络函数的物理意义：是单位冲激响应的拉普拉斯变换。第2页/共71页策动点函数定义：响应与激励在同一对端子的网络函数策动点阻抗策动点导纳讨论：（1）网络中无独立源（2）网络中元件无初始值I1V1N第3页/共71页传递函数定义：响应与激励不在同一对端子的网络函数转移阻抗电流增益（转移电流比）电压增益（转移电压比）转移导纳注意电压电流的定义方向NI1ILV1VL第4页/共71页双端口网络分析第二节双端口网络函数第5页/共71页两端口网络名词解释输入口：11端口（通常接等效电源）输出口：22端口（通常接等效负载）端口变量：V1，I1，V2，I2要点：变量定义方向两端口网络分类根据对称性：对称/不对称型（关于中心纵轴左右对称）平衡/不平衡型（关于中心横轴上下对称）第6页/共71页常用网络举例几何形状，对称，平衡，串臂，并臂，直臂，斜臂T型型桥T型格型第7页/共71页两端口网络参数方程参数方程：两个方程描述两个变量与另两个变量关系的方程（一）Y参数与Y参数方程1.Y参数方程定义2.Y参数与Y参数矩阵Y参数Y参数矩阵第8页/共71页测试法求Y参数第9页/共71页测试法求Y参数第10页/共71页测试法求Y参数第11页/共71页（1）Y参数的物理意义2 端口短路时1 端口输入导纳2 端口短路时1 端口转移导纳1 端口短路时2 端口转移导纳1 端口短路时2 端口输入导纳（2）Y参数的特点（a）对无源网络只有三个独立参数（b）对无源对称网络只有两个独立参数Y参数被称为短路导纳参数Y参数的物理意义及特点第12页/共71页Z参数与Z参数方程1.Z参数方程定义2.Z参数矩阵第13页/共71页测试法求Z参数例：原理：第14页/共71页（1）Z参数的物理意义2 端口开路时1 端口输入阻抗2 端口开路时1 端口转移阻抗1 端口开路时2 端口转移阻抗1 端口开路时2 端口输入阻抗（2）Z参数的特点（a）对无源网络只有三个独立参数（b）对无源对称网络只有两个独立参数Z参数被称为开路阻抗参数Z参数的物理意义及特点第15页/共71页T参数与T参数方程T参数方程定义T参数矩阵T参数也叫传输参数，A参数第16页/共71页测试法求T参数第17页/共71页（1）T参数的物理意义2 端口开路时电压增益倒数2 端口开路时1 端口转移导纳2 端口短路时1 端口转移负阻抗2 端口短路时电流增益负倒数（2）T参数的特点（a）对无源网络只有三个独立参数（b）对无源对称网络只有两个独立参数所以T参数被称为传输参数T参数的物理意义及特点第18页/共71页反向T参数与参数方程第19页/共71页由T参数方程（1）当传输方向改变后，相当T参数的A与D对换（2）当网络对称时，A=D，传输参数与传输方向无关对无源网络反向T参数与T参数的关系第20页/共71页习题 5.1，5.2，5.3，5.4第21页/共71页双端口网络分析第三节双口网络的连接第22页/共71页问题的提出复杂网络可看成是较简单网络按一定方式连接而成复杂网络可简化为比较简单网络的分析由简单网络特性，按连接方式得到复杂网络的特性连接分类：并联，串联，链接。第23页/共71页双端口网络并联形式：特性关系（Y参数）特点：两网络并联，Y参数矩阵相加第24页/共71页双端口网络并联例题第25页/共71页双端口网络并联例题第26页/共71页特性关系（Z参数）特点：两网络串联，Z参数矩阵相加双端口网络串联第27页/共71页形式：特性关系（T参数）特点：两网络链接，T参数矩阵相乘双端口网络链接（级联）第28页/共71页如何应用网络参数关键是理解变量数与方程数用两个方程描述两端口网络四个变量间的关系求解这四个变量要建立两个关系（端口约束）第29页/共71页如何应用网络参数例：求：I1，IL，VL解：第30页/共71页习题5.5，5.6第31页/共71页双端口网络分析第四节特性参数及波参数理论第32页/共71页特性参数引言网络特性描述工具网络函数策动点函数转移函数网络参数Y，Z，T特性参数特性阻抗传输常数特性（影像）阻抗便于反映网络的匹配情况传输常数便于反映信号通过时的传输特性第33页/共71页两端口网络的特性阻抗特性阻抗引例第34页/共71页两端口网络的特性阻抗1.输入阻抗由反向T参数可得第35页/共71页讨论：特殊情况下的输入阻抗 22短路（ZL=0）11短路（Zs=0）22开路（ZL=）11开路（Zs=）Z0与Z网络的固有参数说明：当网络对称时A=D两端口网络的特性阻抗第36页/共71页2.特性阻抗（影像阻抗）定义：使网络两端同时达到匹配的那一对输入阻抗两端口网络的特性阻抗第37页/共71页讨论（1）当11端接4，22端接3使网络两端都匹配（2）任何一对其他阻抗都不具有上述特点（3）4为11端特性阻抗Zc1；3 为22端特性阻抗Zc2（4）特性阻抗是网络固有的（5）匹配：负载阻抗=特性阻抗特性阻抗例题第38页/共71页当ZL=Zc2 时Zsr1=Zc1当Zs=Zc1 时Zsr2=Zc2特性阻抗求法第39页/共71页结论：对称网络 Zc1=Zc2特性阻抗例题第40页/共71页定义：在输出端口阻抗匹配时，输入口复数视在功率与输出端口复数视在功率之比的自然对数的一半。a：固有衰减（最小衰减），单位：奈培（Np)b：固有相移（最小相移），单位：弧度（rad)两端口网络的传输常数第41页/共71页传输常数的其他形式当网络对称时：A=DZc1=Zc2第42页/共71页传输常数的单位dB与Np的换算1Np=8.686dB1dB=0.1151Np第43页/共71页传输常数与T参数的关系第44页/共71页传输常数与Z0，Z的关系注：与信号传输方向无关，但它是负载匹配条件下的功率关系第45页/共71页由Zc1Zc2表示的T参数方程及：当网络对称时：第46页/共71页匹配链接时特性参数总网络的特性阻抗输入端的特性阻抗为第一个子网络输入端的特性阻抗输出端的特性阻抗为最后一个子网络输出端的特性阻抗第47页/共71页总网络的传输常数为各子网络传输常数之和匹配链接时特性参数第48页/共71页特性参数例题第49页/共71页解：当终端接Z1时，电桥平衡 2，4间无电流，可视为开 路或短路，当视为开路时由此可知Zc1=Zc2=Z1特性参数例题第50页/共71页例：已知：Zc=600，=a=10dB求：Z1，Z2解：特性参数例题第51页/共71页已知 Zc1=4 Zc2=3=4.777dB求 （1）当ZL=3V1=1V时 I1、V2、I2？（2）当ZL=V1=1V 时 V2？（3）当ZL=0 V1=1V 时 I2？解：（1）ZL=3=Zc2 匹配特性参数例题第52页/共71页（2）当ZL=，4.777dB=0.55Np（3）当ZL=0，4.777dB=0.55Np 特性参数例题第53页/共71页求Zc1 Zc2 ，I1 V2解：划分基本节特性参数例题第54页/共71页因为各基本节匹配链接特性参数例题第55页/共71页等效电路X=l/n0分析传输线的特性参数（1）特性阻抗传输线概念及等效电路第56页/共71页传输线二次参数及传输方程第57页/共71页结论：当X0时，传输线二次参数及传输方程第58页/共71页（2）传输常数传输线二次参数及传输方程第59页/共71页实际中每公里的传输常数表示传输线的传输特性：衰减常数（Np/km)：相移常数（rad/km)根据传输常数定义，当终端负载匹配时因为Zc和是一次参数R，L，G，C的函数，所以被称为二次参数（特性参数，波参数）传输线二次参数及传输方程第60页/共71页（3）传输方程线上各点电压电流为u(y,t)，i(y,t)由特性参数的传输方程，得传输线传输方程第61页/共71页欲求距终端y公里处的电压电流时，上式可推广为用V2、I2表示Vy、Iy同理（证明略）用V1、I1表示Vx、Ix传输线传输方程第62页/共71页传输线传输方程第63页/共71页y增加（远离终端）幅度增加，入射波 y增加（远离终端）幅度减小，反射波终端入射电压终端反射电压终端入射电流终端反射电流入射波与反射波第64页/共71页传输方程变为结论线上的电压Vy是该点入射电压与反射电压之和线上的电流Iy是该点入射电流与反射电流之差线上一点称为波阻抗终端反射系数同理入射波与反射波第65页/共71页关于（1）ZL=电压全反射（2）ZL=0电流全反射（3）ZL=Zc匹配，称为行波入射波与反射波反射部分，称为驻波第66页/共71页入射波与反射波的物理意义信号传输要满足入射电压与入射电流应维持当入射波传输到终端时又应维持当ZL=Zc时，两约束同时满足，无需反射当ZLZc时，必须按反射系数确定的关系产生反射，以维持这两个约束。第67页/共71页说明：对用X表示的方程，同样可推出对应的波方程其中：入射波与反射波第68页/共71页求：分别求（1）ZL=600（2）ZL=300时的V1解1：解2：入射波与反射波例题第69页/共71页习题5.12，5.13，5.14第70页/共71页国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9感谢您的观看！第71页/共71页