电信传输原理及应用第二章微波网络基础5

时间：2025-05-12

电信传输原理及应用

第2章传输线理论  2.6 微波网络基础任何一个微波系统都是由各种微波元件和微波传输线组成的。任何一个复杂的微波系统都可以用电磁场理论和低频网络理论相结合的方法来分析，这种理论称为微波网络理论。微波网络具有如下特点： (1)对于不同的模式有不同的等效网络结构及参量。通常希望传输线工作于主模状态。 (2)电路中不均匀区附近将会激起高次模，此时高次模对工作模式的影响仅增加一个电抗值，可计入网络参量之内。 (3)整个网络参考面要严格规定，一旦参考面移动，则网络参量就会改变。 (4)微波网络的等效电路及其参量只适用于一个频段

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第2章传输线理论  微波元件等效为微波网络一、网络参考面的选择参考面的位置可以任意选，但必须考虑以下两点： (1)单模传输时，参考面的位置应尽量远离不连续性区域，这样参考面上的高次模场强可以忽略，只考虑主模的场强； (2)选择参考面必须与传输方向相垂直，这样使参考面上的电压和电流有明确的意义如果参考面位置改变，则网络参数也随之改变。

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二、不均匀区等效为微波网络微波元件对电磁波的控制作用是通过微波元件内部的不均匀区 (不连续性边界)和填充媒质的特性来实现的。将不均匀区等效为微波网络，需要用到电磁场的唯一性原理和线性叠加原理。线性叠加原理对于n端口线性网络，

U 1 = Z11 I 1 + Z12 I 2 + + Z1n I n U 2 = Z 21 I 1 + Z 22 I 2 + + Z 2 n I n U n = Z n1 I 1 + Z n 2 I 2 + + Z nn I n

式中Zmn 为阻抗参量，若m=n称它为自阻抗，若m≠n称它为转移阻抗。

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第2章传输线理论 如果n端口网络的各个参考面上同时有电压作用时

I 1 = Y11U 1 + Y12U 2 + +Y1nU n I 2 = Y21U 1 + Y22U 2 + +Y2 nU n I n = Yn1U 1 + Yn 2U 2 + +YnnU n

式中Ymn为导纳参量，若m=n称它为自导纳，若m≠n称它为转移导纳。 U 1 U 2 = U n Z11 Z 21 Z n1 Z12 Z 22 Zn2 Z1n I 1 Z 2n I 2 Z nn I n

I 1 Y11 Y12 I Y Y22 2 = 21 I n Yn1 Yn 2

Y1n U 1 Y2 n U 2 Ynn U n

[U ] = [ Z ][ I ]

[ I ] = [Y ][U ]

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唯一性原理在一个封闭区域的边界上，切向电场或者切向磁场如果是确定的，那么区域内的电磁场就被唯一确定不连续性区域的边界是由导体及网络参考面构成的，参考

面上的模式电压和模式电流正比于横向电场和横向磁场的幅度函数，如果网络参考面上的电压确定了，则网络内的电磁场就唯一地确定

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三、微波网络的特性 (一) 微波网络的分类按网络的特性进行分类 1. 线性与非线性网络 2. 可逆与不可逆网络 3. 无耗与有耗网络 4. 对称与非对称网络按微波元件的功能来分 1.阻抗匹配网络 2.功率分配网络 3.滤波网络 4.波型变换网络

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第2章传输线理论 (二) 微波网络的性质 (1) 对于无耗网络，网络的全部阻抗参量和导纳参量均为纯虚数，即有 (i , j = 1,2, , n) Z ij = jX ij Yij = jBij 对于可逆网络，则有下列互易特性Zij = Z ji

(2)

Yij = Y ji Yii = Y jj

(i ≠ (i ≠

j , i , j = 1,2, , n) j , i , j = 1,2, , n)

(3) 对于对称网络，则有Zii = Z jj

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第2章传输线理论 二端口微波网络一、二端口微波网络的网络参量在各种微波网络中，二端口微波网络是最基本的。例如：衰减器、移相器、阻抗变换器和滤波器等均属于二端口微波网络。表征二端口微波网络特性的参量可以分为两大类：一、反映网络参考面上电压与电流之间关系的参量二、反映网络参考面上入射波电压与反射波电压之间关系的参量。如图所示。

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第2章传输线理论 (一) 阻抗参量、导纳参量和转移参量一阻抗参量、 1 阻抗参量用T1和T2两个参考面上的电流表示两个参考面上的电压，其网络方程为 U 1 Z11 Z12 I 1 U = Z 2 21 Z 22 I 2 各阻抗参量元素定义如下Z11 = U1 I1U2 I2I2 =0

表示T2面开路时，端口(1)的输入阻抗；表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；表示T2面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。

Z 22 =

I1 = 0

Z12 =Z 21 =

U1 I2U2 I1

I1 = 0

I2 =0

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特性阻抗归一化 T1和T2参考面上的归一化电压和归一化电流分别为~ U1 U1 = Z 01 ~ U2 U2 = Z 02 ~ I 1 = I 1 Z 01 ~ I 2 = I 2 Z 02 归一化