13二端口网络参数和方程
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二端口网络参数和方程
(一)二端口网络参数
1.信道容量:信道容量是指一个无线信道最多能够传输的数据量,在
二端口网络中,信道容量是由调制的方式,比特率或带宽等决定的。
2.频带广度:频带广度是指一个无线信道的带宽,它是每秒传输的信
息量的测量,以千赫兹(kHZ)或兆赫兹(MHz)为单位,在二端口网络中,频带广度决定着信号传输的稳定性和传输速率。
3.功率:功率是指一个无线信号发射时所消耗的能量,在二端口网络中,功率决定着信号的范围大小,通常以毫瓦(mW)为单位。
4.幅度:幅度是指一个信号的大小,它用来描述一个信号的有效值,
在二端口网络中,幅度表示了发射信号的强度,通常以分贝(dB)为单位。
5.噪声:噪声是指除信号外的其他所有的电磁波,噪声会影响信号的
传输效果,在二端口网络中,噪声是由环境因素造成的,例如电磁干扰和
不完全的编码,通常以分贝(dB)为单位。
(二)二端口网络方程
1.传输率:传输率是指一个信号在无线信道中传输的速率,它由发射
信号的功率和接收信号的功率决定,可以用下面的方程来计算:传输率= 10* log[(发射功率-接收功率)/接收功率]
2.信噪比:信噪比是指信号。
一、 二端口网络的Y 方程和Y 参数应用替代原理,将网口电压1U 和2U 用电压源代替,如图6-1-1(a )所示。
根据叠加原理,网口电流可由分量电流叠加而得。
在图6-1-1(b )、(c )分量电路中,由线性网络的比例性知,1U (或2U )单独作用产生的分量电流与1U (或2U )成正比,且其网络常数属导纳性质,即: ⎪⎩⎪⎨⎧='='12121111U Y I U Y I⎪⎩⎪⎨⎧=''=''22222121U Y I U Y I 式中的网络常数Y 11、Y 12、Y 21、及Y 22决定于二端口网络的内部结构和元件参数。
(a )(b )(c )图6-1-1由叠加原理得:⎪⎩⎪⎨⎧''+'=''+'=222111I I I I I I即22212122121111UY U Y I U Y U Y I +=+=其矩阵形式为..111112..212222Y Y U I Y Y U I ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦此方程称为Y 参数方程。
〔Y 〕称为Y 参数,其元素定义为: .111.1.20|U I Y U ==.221.1.20|U I YU ==.112.2.10|U I Y U ==.222.2.10|U I YU ==式中:Y 11-为二端口短路时,一端口的入端导纳; Y 22-为一端口短路时,二端口的入端导纳;Y 12-为一端口短路时,一端口对二端口的转移导纳; Y 21-为二端口短路时,二端口对一端口的转移导纳。
【例】求图中所示 二端口网络的Y 参数,其中R 1=5Ω,R 2=5Ω,R 3=5Ω。
5Ω121'2'1I ∙∙方法一:根据定义求解 (1)Y 参数方程为:22212122121111UY U Y I U Y U Y I +=+=(2)根据Y 参数的定义:.111.1.20|U I Y U ==.221.1.20|U I YU ==根据替代定理,在端口1-1’上外施电压1U ,而把端口2-2’短路,即令02=U ,如图所示:1U ∙2U ∙1∙2∙=Y 11表示端口2-2’短路时,端口1-1’处的输入导纳或驱动导纳;Y 21表示端口2-2’短路时,端口2-2’与端口1-1’之间的转移导纳。
二端口网络的H方程和H参数
H方程是一组以二端口网络的电流İ1和电压表征电压
和电流İ2的方程,即以İ1和另一端口的电压为独立变量,和另一端口电流İ2作为待求量,
方程的结构为:
上式称为二端口网络的H参数方程。
系数 H11、H12、H21、H22称为二端口网络的H参数,其中H12、H21无量纲;H11具有阻抗性质,量纲为欧姆;H22具有导纳的性质,量纲为西门子。
由于H参数的量纲不完全相同,物理量具有混合之意,故也称为混合参数方程。
H参数其矩阵形式为:
H参数可以通过二端口网络的出口短路和入口开路来分析计算或测量来确定。
H11是输出端短路时,输入端的入端阻抗。
在晶体管电路中称为晶体管的输入电阻;
H12是输入端开路时,输入与输出端的电压之比。
在晶体管电路中称为晶体管的内部电压反馈系数或反向电压传输比;
H21是输出端短路时,输出端与输入端电流之比。
在晶体管电路中称为晶体管的电流放大倍数或电流增益。
H22输入端开路时,输出端的入端导纳。
在晶体管电路中称为晶体管的输出电导。
三、 二端口网络的T 方程和T 参数在上述内容中我们已经介绍了Y 参数和Z 参数的求法,Y 参数和Z 参数都可用来描述一个二端口网络的端口外特性。
但在许多工程实际问题中,往往还要求知道一个端口的电流、电压与另一个端口的电流、电压之间的直接关系。
若把Y 参数方程:22212122121111U Y U Y I U Y U Y I +=+=的第二式化为2212212211I Y U Y Y U +-= 代入Y 参数方程第一式中,整理可得:221112212211121)(I Y Y U Y Y Y Y I +-= 把以上两式写成下列形式⎪⎩⎪⎨⎧-=-=221221I D U C I I B U A U式中 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=-=2111212211212121221Y Y D Y YY Y C Y B Y Y A A 、B 、C 、D 称为二端口网络的一般参数、传输参数、T 参数或A 参数。
它们的具体含义可用下式说明:221==I U UA A 是输出端开路时,输入电压与输出电压的比值; 0221=-=I I UB B 是输出端短路时,输入端对输出端的转移阻抗; 0221==I U IC C 是输出端开路时,输入端对输出端的转移导纳; 0221==U I I D D 是输出端短路时,输入电流与输出电流的比值。
可见,A 是一个量纲为一的量纲;B 的量纲为Ω;C 的量纲为s ;D 也是量纲为一的量。
对于无源线性二端口网络A 、B 、C 、D 只有3个是独立的,因为Y 11=Y 22,故A =D 。
所以T 参数方程为:其中 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=D C B A T ,称为T 参数矩阵。
AD BC 可逆时,-=1AD BC A D =对称时满足:-=1,【例】 求例1中电路的T 参数【解】:方法一:根据定义求解(略)方法二:根据KCL 直接列方程求解(略)方法三:根据T 参数与Y 参数或Z 参数的转换公式(可在表6-1中查到)求⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-∆---=2111212121221Y Y Y Y Y Y Y T ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆=1222212121111Z Z Z Z Z Z Z T 其中 2112221122211211Y Y Y Y Y Y Y Y Y -==∆2112221122211211Z Z Z Z Z Z Z Z Z -==∆因为已知例1的 s Y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=4.02.02.04.0 12.004.016.0=-=∆Y所以 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡------=26.0522.04.02.012.02.012.04.0T⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡2211D I U C B A I U【例 】:已知...1111122...2211222(1)(2)U Z I Z I U Z I Z I =+=+ ,求T 参数。