1. 什麼是網路函數的策動點函數
一.
策動點函數
前面引入的六種網路參數描述了網路本身的特性,與負載和電源無關。但在實際使用時,網路總是接有電源和負載。因此,我們還必須研究網路在接有電源和負載時響應與激勵的掛你,這些關系統稱為網路函數。頻域網路函數定義為響應向量與激勵向量之比,即
網路函數=響應向量/激勵向量
網路函數分兩類,一類是響應與激勵在同一埠,稱為
策動點函數
;另一類是響應與激勵在不同埠,稱為
轉移函數(或傳輸函數)
。這些網路函數可用任何一種網路參數表示,下面以A參數為例來研究。
一.
策動點函數
1.輸入阻抗與輸入導納
二埠網路的輸出埠接以負載ZL,如圖11-3-1所示,則輸入阻抗為:
一般情況下
ZL≠Zin,
這說明二埠網路具有阻抗變換作用。
輸入導納為
圖11-3-1
輸入阻抗與輸入導納
圖11-3-2
輸出阻抗與輸出導納
2.輸入阻抗與輸出導納
若將阻抗Zs接在輸入埠,如圖11-3-2所示,則輸出阻抗為
當為互易網路時,因有b11=a22,b12=a12,b21=a21,b22=a11,代入上式得
Zout=(a22Zs+a21)/(a21Zs+a11)
(11-3-2)
輸出導納為
3.開路輸入阻抗與開路輸出阻抗
ZL=ZS=∞時的輸入阻抗與輸出阻抗分別稱為開路輸入阻抗與開路輸出阻抗,相應用Zin∞和Zout∞表示,如圖11-3-3所示。由式(11-3-1),(11-3-2)得
圖11-3-3
開路輸入阻抗與開路輸出阻抗
4.短路輸入阻抗與短路輸出阻抗
ZL=Zs=0時的輸入阻抗與輸出阻抗分別稱為短路輸入阻抗與短路輸出阻抗,相應用Zin0和Zout0表示,如圖11-3-4所示。由式(11-3-1)和(11-3-2)得
5.Zin∞,Zout∞,Zin0,Zout0之間的關系
由式(11-3-3)和(11-3-4)可見,Zin∞,Zout∞,Zin0,Zout0都只與網路的參數有關。對於互易網路,它們之間的關系是
Zin0/Zin∞=Zout0/Zout∞
(11-3-5)
圖11-3-4
短路輸入阻抗與短路輸出阻抗
2. 二埠網路的互易二埠網路
根據互易定理,互易雙口網路滿足:
Z參數:Z12=Z21;
Y參數:Y12=Y21;
H參數:h12=-h21;
T參數:ΔT=1;
G參數:g12=-g21;
T'參數:ΔT'=1。
3. 互易定理適用的條件是什麼為什麼
論述某些網路具有的互易性質的定理.互易性質表現為:將網路的輸入和特定輸出互換位置後,輸出不因這種換位而有所改變.具有互易性質的網路稱為互易網路.互易性不僅一些電網路有,某些聲學系統、力學系統等也有.互易定理是一個較有普遍意義的定理.
時域表述 對一個互易二埠網路NR,在時域中互易定理有3種表述.
表述一:在NR的入口接入電壓源Ud時,其出口處的短路零狀態響應為i2(圖1a);若將電壓源改接在出口上,則出現在入口處的短路零狀態響應嫆1(圖1b)恆與i2相等,即 嫆1(t)=i2(t)凬t
表述二:設在NR的入口接入電流源id時,其出口處的開路零狀態響應為U2(圖2a);若將電流源改接在出口上,則出現在入口處的開路零狀態響應(圖2b)恆與U2相等,即 (t)=U2(t)凬t
表述三:在NR的入口接入電流源id時,其出口處的短路零狀態響應為i2(圖3a);若在出口處接上一個與電流源id波形相同的電壓源Ud,則出現在入口處的開路零狀態響應(圖3b)恆與i2的波形相同,即 (t)=i2(t)凬t復頻域表述 在復頻域中電壓、電流可用各自的拉普拉斯變換(即象函數)來表示.於是,從互易定理在時域中的表述導出它在復頻域中的表述為:對於互易二埠網路NR,下列關系恆成立,即 Y21(S)=Y12(S)Z21(S)=Z12(S)H21(S)=-H12(S)前兩式表明互易二埠網路的Y 參數矩陣和Z 參數矩陣是對稱矩陣,後式表明互易二埠網路的H 參數矩陣是反對稱矩陣.
將上列諸式中的變數S換成 jω就得到正弦穩態下的互易定理.
應用條件 並非任何一個網路都具有互易性質.一般地說,由線性時不變的二端電阻元件、電感元件、電容元件、耦合電感器和理想變壓器連接而成的網路均有此性質.含有受控電源、非線性元件、時變元件、回轉器的網路都不一定具有這種性質.
4. 將二埠網路Y參數轉換為S參數的公式中Z0指的是什麼
兩個埠中接電源的稱為入口,接負載的稱為出口。埠上的電壓V1、V2和電流i1、i2分別稱為埠電壓和埠電流,又統稱為埠變數。 二埠網路有無源和有源、線性和非線性、時不變和時變之分,它既可能是一個異常復雜的網路,也可能是相當簡單的網路。變壓器、放大器等的電路模型都可歸結為雙口網路。在電路圖上,二埠網路可統一表達成圖中所示形式。表達4個埠變數之間關系的方程稱為二埠網路方程。同一個二埠網路可以有6組不同形式的方程。其矩陣形式與多端網路的約束關系類似。6組方程右端變數前的4個系數稱為二埠網路的參數,共6組,分別稱為短路導納參數 、開路阻抗參數、第一類混合參數、第二類混合參數、傳輸參數和反向傳輸參數。6組參數都可用來表徵二埠網路。對於一個網路究竟選用哪一組參數,視具體情況而定。 電子電路中會經常遇到二埠網路的相互連接。它們之間的連接有5種方式,分別為串聯、並聯、串-並聯、並-串聯和級聯。這樣連接而成的網路仍為二埠網路。例如,電力系統中用於模擬遠距離輸電線的鏈型電路就是一些二埠網路級聯而成的。
[編輯本段]方程和參數
表達 4個埠變數之間關系的方程稱為二埠網路方程。同一個二埠網路可以有 6組不同形式的方程。對於一個不含電源並處於正弦穩態的線性時不變網路,這6組方程如表1所示。位於每組方程右端變數前的 4個系數稱為二埠網路的參數,共6組,並按所在之方程而被分別命名為短路導納參數(或Y 參數)、開路阻抗參數(或Z 參數)、第一類混合參數(或H 參數)、第二類混合參數(或G 參數)、傳輸參數(或T參數)和反向傳輸參數(或T'參數)。這6組參數組成的6個參數矩陣,依次稱為短路導納矩陣、開路阻抗矩陣、第一類混合矩陣、第二類混合矩陣、傳輸矩陣和反向傳輸矩陣,並分別記為尯、屇、媨、媠、寭 和T'。另外,6組參數中每個參數自身都有特定的物理含義。例如 二埠網路由此4式可知:Y11是埠2短路(妭2=0)時埠1的策動點導納;Y12是埠1短路(V1=0)時埠1對埠2的轉移導納;Y21是埠2短路(妭2=0)時埠2對埠1的轉移導納;Y22是埠1短路(妭1=0)時埠2的策動點導納。當確定埠1是入口、埠2是出口後,Y12是反向轉移導納,Y21是正向轉移導納。用類似的方法,可對其他參數作出相應的解釋。二埠網路6組參數都可用來表徵二埠網路。 對於一個網路究竟選用哪一組,視具體情況而定。例如晶體三極體的H參數易於測定,所以該管的等效二埠網路多用H參數來表徵。另外,也並非每個二埠網路都具有6類參數,例如理想變壓器便既無Y參數,也無Z參數。 當Y12=Y21(或Z12=Z21,H12=-H21,G12=-G21,AD-BC=1,A┡D┡-B┡C┡=1)時,二埠網路具有互易性質。具有互易性質的二埠網路的每類參數中只有 3個參數是獨立的。 二埠網路的非同類參數可以相互換算。表2所列為常用的Y 參數、Z 參數、H參數、T 參數之間的換算關系。
[編輯本段]連接
按圖2所示的5種方式連接在一起。這5種方式分別稱為串聯、並聯、串-並聯、並-串聯和級聯。如此連接而成的網路仍然是一個二埠網路。二埠網路在兩個二埠網路的埠電流約束條件不遭受破壞的限制下,對串聯而成的總二埠網路有 Z=Z┡+Z"上式表明,總二埠網路的開路阻抗矩陣等於原有兩個二埠網路的開路阻抗矩陣之和。類似地,對其餘4種連接方式依次有: Y=Y┡+Y";H=H┡+H";G=G┡+G"和T=T1·T2。 在電子電路中會經常遇到二埠網路的相互連接。例如,帶負反饋的放大電路就是由一個二埠網路(基本放大器)和另一個二埠網路(反饋網路)根據反饋方式或串聯、或並聯、或串-並聯、或並-串聯而成的;多級放大電路和濾波電路則是一些二埠網路級聯而成的。在電力系統中用來模擬遠距離輸電線的鏈型電路也是一些二埠網路(T型網路或劧型網路)級聯而成的。 二埠網路有載二埠網路的輸入阻抗和輸出阻抗 當二埠網路的入口即埠1-1┡接有內阻抗為Zs的電源,出口即埠2-2┡接有阻抗為ZL的負載時(圖3),入口處的電壓妭1與電流夒1之比為該網路的輸入阻抗(或策動點阻抗)Zi;負載阻抗ZL=∞(出口開路)時的出口電壓V20與負載阻抗ZL=0(出口短路)時的出口電流-夒2s 之比為該網路的輸出阻抗Z0。 利用二埠網路方程,再配以電源支路方程和負載支路的方程,可以導出用各種參數和ZL表達的Zi及用各種參數和Zc表達的Z0。 其中的部分表達式見表3。 輸入阻抗是對埠1-1┡而言的。當把電源接在埠2-2┡上,把負載接在埠1-1┡上(此時是埠2-2┡作為入口,埠1-1┡作為出口),還可得出對埠2-2┡而言的輸入阻抗Z┡i,其用T 參數的表達式為 在ZL=∞和ZL=0兩種極端情況下,有 和 二埠網路公式Zi10和Zi20分別稱為埠 1-1┡和埠2-2┡的開路輸入阻抗(開路策動點阻抗);Zi1s和Zi2s分別稱為埠1-1┡和埠2-2┡的短路輸入阻抗(短路策動點阻抗)。這 4個阻抗之間存在如下的關系,即 上式說明它們之中只有3個是獨立的。二埠網路公式已知互易二埠網路的T參數 A、B、C、D滿足等式AC-BC=1,於是,通過求解由此等式和任意3個上述阻抗表達式共同組成的方程組, 便可得出該網路的全部T 參數;再通過參數間的換算公式可以求出其他各類參數。 二埠網路開路阻抗和短路阻抗最容易測定,所以對互易二埠網路的 6類參數的測定可通過測定這二種阻抗來實現,而且只要測定出4個阻抗中任意3個即可。 二埠網路二埠網路二埠網路的等效電路 圖4上的電路是二端品網路的3個等效電路,因為它們的外特性方程恰好依次是二埠網路的Z型、Y型和H型方程。圖5上的T型電路和劧型電路也可作為等效電路,但要求:T型電路中阻抗和受控電源的控制系數 (γm)與二埠網路的Z參數間應有關系 Z1=Z11-Z12 Z2=Z12Z3=Z22-Z12 γm=Z21-Z12劧型電路中的導納和受控電源的控制系數 (gm)與二埠網路的Y參數間應有關系 Y1=Y11+Y12 Y2=-Y12 Y3=Y22+Y12 gm=Y21-Y12互易二埠網路的等效 T型電路和劧型電路皆不含受控電源,因為此時Z12=Z21和Y12=Y21使γm=0和gm=0。
5. 什麼是互易定理使用它時應注意哪些事項
中文詞條名:互易定理
英文詞條名:reciprocal theorem
表徵線性時不變無源電路中激勵埠與響應埠可互換位置特性的定理。
註:
(1)具體分三種情況:①當激勵埠接電壓源,響應埠短路,而激勵埠與響應埠可互換位置時,兩個響應(即短路支路中的)電流是相等的。②當激勵埠接電流源,響應埠開路,而激勵埠與響應埠可互換位置時,兩個響應(即開路埠的)電壓是相等的。③激勵埠接電流源,響應埠短路;而後,若改在響應埠接電壓源使其充當激勵埠,而原來的激勵埠開路且變為相應的響應埠,則電路的互易性決定了,若互換位置前後的激勵(電流源電流與電壓源電壓大小)相等(量綱不同),那互換位置前後的響應(短路電流與開路電壓大小)也就相等(量綱不同)。
(2)對只含電阻、電感、電容的線性時不變電路或網路,在分析其正弦穩態響應和零狀態響應時,互易定理也同樣使用。
6. 如何用最簡單的測量方法獲得互易雙埠網路的s參量
網路分析儀一種能在寬頻帶內進行掃描測量以確定網路參量的綜合性微波測量儀器。全稱是微波網路分析儀。網路分析儀是測量網路參數的一種新型儀器,可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網路的復數散射參數,並以掃頻方式給出各散射參數的幅度、相位頻率特性。自動網路分析儀能對測量結果逐點進行誤差修正,並換算出其他幾十種網路參數,如輸入反射系數、輸出反射系數、電壓駐波比、阻抗(或導納)、衰減(或增益)、相移和群延時等傳輸參數以及隔離度和定向度等。
矢量網路分析儀,它本身自帶了一個信號發生器,可以對一個頻段進行頻率掃描. 如果是單埠測量的話,將激勵信號加在埠上,通過測量反射回來信號的幅度和相位,就可以判斷出阻抗或者反射情況. 而對於雙埠測量,則還可以測量傳輸參數. 由於受分布參數等影響明顯,所以網路分析儀使用之前必須進行校準。
7. 什麼是互易定理使用它時應注意哪些事項
在單電壓源作用的線性電路中,在某一支路取響應電流(電流表測量)。若將電壓源和電流表的位置互換。電流表的讀數不變。此為互易定理(一)。簡稱「電流表與電壓源互換位置,電流表讀數不變」。
還有「電流源與電壓表互換位置,電壓表讀數不變」。此為互易定理(二)
使用注意:1 線性電路。 2. 電路中只有一個電源。
8. 對於三埠互易網路,如何測量其 S 參數
這么專業的問法,我不信你不知道答案 手動狗頭
假設S1 S2 S3埠,先讓S3埠接匹配負載,一般是50歐,然後用矢量網路分析儀測量雙埠S參數,
同理,S1、S2再匹配、測量。
得到三組S參數,代入矩陣運算就可以得到三埠參數
9. 為什麼對稱二埠一定是互易二埠
其實這個結論有局限性,如果二端網路中含源,則其有可能對稱但不滿足互易定理,因為互易定理要求內部黑箱無源,但是邱關源書上討論的二埠都是內部無源的,所以可以直接由對稱判斷出互易。因此由二埠對稱推出互易僅適用於考綱為邱關源電路的題目
10. 什麼叫埠激勵
激 勵
指在進行模擬分析時需要提供的激勵信號源
在CST微波工作室中,提供了多種不同類型的激勵源,用於分析不同類型問題
在運行模擬分析之前,至少要設置一個激勵源作為結構的輸入信號激勵
激勵類型
- 埠激勵(Port):可以分析給出的S參數、也可分析給出場分布
—— 離散埠(Discrete Ports)
—— 波導埠(Waveguide Ports)
- 場源激勵(Field Source):只能分析給出場分布
—— 平面波激勵(Plane Waves)
—— 遠區場激勵(Farfield Sources)
—— 近區場激勵(Nearfield Sources)
在這里插入圖片描述
負 載——集總元件(Lumped Element)
在這里插入圖片描述
1.波導埠——Waveguide Ports
什麼是波導埠
模擬一段連接在結構模型上的無限長的波導,因為波導埠模式匹配良好,幾乎能全部吸收結構模型內傳輸過來的電磁波,從而達到很高的模擬精度
波導埠默認的輸入激勵信號功率是1W
設置操作和埠對話框
General:設置埠的名稱等
Position:設置埠的位置坐標
Reference plane:設置埠位於模型外部或內部位置
應用范圍
波導結構模型
同軸線結構模型
微帶線/帶狀線/共面波導等傳輸線結構模型
2.離散埠——Discrete Ports
什麼是離散埠
離散埠是由具有內阻的電流源組成,設置於結構模型內部
定義更簡單,只需要定義域結構相連的兩個管腳即可
埠的電長度最好小於1/10個波長,否則模擬結果相差大
離散埠設置
離散棱邊埠(選中兩個埠表面進行設置)
離散表面埠(選中兩個棱邊進行設置)
Properties:設置激勵源類型、埠名稱、內阻等
Location:設置埠的坐標
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3.平面波激勵——Plane Waves
模擬從無限遠處發射過來的電磁波激勵,主要用於RCS一類的散射問題的分析
只分析遠區場,不計算S參數
需要設置開放邊界條件(Open)
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4.遠區場激勵——Farfield Sources
把在其他微波工作室分析出的遠區場導入到另一個微波工作室中用作激勵源
5.近區場激勵——Nearfield Sources
把在其他微波工作室分析出的近區場導入到另一個微波工作室中用作激勵源
波導埠平面設置
波導結構
同軸線結構
微帶線
埠需要足夠大以覆蓋准TEM模的重要部分
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另一方面,埠又不能太大,會激發高次模
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如果激發高次模,造成時域求解器能力衰減十分緩慢,頻譜結果會看到非常多的毛刺
分析完成後,查看埠處的場分布,確認埠大小是後合適
共面線/共面波導
不接地共面線和接地共面線
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模式數
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負載——Lumped Element
Type:電阻、電感、電容串聯;電阻、電感、電容並聯;二極體等;
R:電阻大小
L:電感大小
C:電容大小
Location:定義各器件所在坐標