61双口网络的电压电流关系
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双口网络的混合参数若给定双端口网络的和,求取和,则双口网络的端口特性方程为:(5-5-1)上式即为双口网络混合参数表示的端口电压电流之间的关系式,为双端口网络的混合参数,各参数的物理含义可以由下列式子表述:(5-5-2)由上式可看出,为输出短路时输入端口的入端阻抗,具有阻抗的量纲;是输出端口短路时输入电流与输出短路电流之比值,称为短路电流比,与晶体管电路放大倍数相类似;为输入端口开路时输入和输出端口电压比值,称为开路反向电压比;为输入端口开路时,输出端口的入端导纳。
H参数中各系数具有阻抗、导纳量纲,或为电压、电流比值,故称为混合参数。
式5-5-1可写成矩阵形式:(5-5-3)式中:(5-5-4)若已知双端口网络的Z参数,则可直接推导出双口网络的H参数。
由第二节双口网络Z参数方程为:从上式可解出用表示的和为:比较上式与式(5-5-1),可得:对于互易电路,有,由上式可知:此式即为H参数在互易电路时的特征式。
当双口网络为对称电路时,有和,由式(5-5-4)可知,对称双口网络除了外,还有:(5-5-5)即对称双口网络H参数的矩阵行列式等于1。
网络分析仪测量网络参数的一种新型仪器,可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数,并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。
自动网络分析仪能对测量结果逐点进行误差修正,并换算出其他几十种网络参数,如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗(或导纳)、衰减(或增益)、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等。
网络分析仪是在四端口微波反射计(见驻波与反射测量)的基础上发展起来的。
在60年代中期实现自动化,利用计算机按一定误差模型在每一频率点上修正由定向耦合器的定向性不完善、失配和窜漏等而引起的误差,从而使测量精确度大为提高,可达到计量室中最精密的测量线技术的测量精确度,而测量速度提高数十倍。
一个任意多端口网络的各端口终端均匹配时,由第n个端口输入的入射行波a将散射到其余一切端口并出射出去。
实验五 双口网络测试一、实验目的1. 加深理解双口网络的基本理论。
2. 掌握直流双口网络传输参数的测量技术。
二、原理说明对于任何一个线性网络,我们所关心的往往只是输入端口和输出端口的电压和电流之间的相互关系,并通过实验测定方法求取一个极其简单的等值双口电路来替代原网络,此即为“黑盒理论”的基本内容。
1. 一个双口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系, 可以用多种形式的参数方程来表示。
本实验采用输出口的电压U 2和电流I 2作为自变量,以输入口的电压U 1和电流I 1作为应变量,所得的方程称为双口网络的传输方程,如图1所示的无源线性双口网络(又称为四端网络)的传输方程为: U 1=AU 2+BI 2; I 1=CU 2+DI 2。
式中的A 、B 、C 、D 为双口网络的传输参数,其值完全决定于网络的拓扑结构及各支路元件的参数值。
这四个参数表征了该双口网络的基本特性,它们的含义是: U 1OA = ── (令I 2=0,即输出口开路时)U 2O U 1sB = ── (令U 2=0,即输出口短路时) I 2sI 1OC = ── (令I 2=0,即输出口开路时)U 2O I 1sD = ── (令U 2=0,即输出口短路时) 图 1I 2s由上可知,只要在网络的输入口加上电压,在两个端口同时测量其电压和电流,即可求出A 、B 、C 、D 四个参数,此即为双端口同时测量法。
2. 若要测量一条远距离输电线构成的双口网络, 采用同时测量法就很不方便。
这时可采用分别测量法,即先在输入口加电压,而将输出口开路和短路,在输入口测量电压和电流,由传输方程可得:U 1O AR 1O = ──=──(令I 2=0,即输出口开路时)I 1O C U 1s BR 1s = ──=──(令U 2=0,即输出口短路时)I 1s D然后在输出口加电压,而将输入口开路和短路,测量输出口的电压和电流。
此时可得 U 2O DR 2O = ──=──(令I 1=0,即输入口开路时)U 1I1U 2I 2++I 2O CU 2s BR 2s = ──= ──(令U 1=0,即输入口短路时)I 2s AR 1O ,R 1s ,R 2O ,R 2s 分别表示一个端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻,这四个参数中只有三个是独立的(∵ AD -BC =1)。