16 二端口网络参数

清华大学电路原理电子课件江辑光版参考教材：《电路原理》（第2版）清华大学出版社，2007年3月江辑光刘秀成《电路原理》清华大学出版社，2007年3月于歆杰朱桂萍陆文娟《电路》（第5版）高等教育出版社，2006年5月邱关源罗先觉本章重点 16.1二端口概述 16.2二端口的参数和方程 16.3二端口的等效电路 16.4二端口的联接二端口的特性阻抗和传播常数 16.5 二端口的特性阻抗和传播常数 16.6二端口的转移函数 16.7回转器和负阻抗变换器第16章二端口网络本章重点16.1二端口概述16.2二端口的参数和方程16.3二端口的等效电路16.4二端口的联接 16.516.6二端口的转移函数16.7回转器和负阻抗变换器本章重点.16.1二端口概述二端网络（two-terminal network ）+u S _PAR四端网络（four-terminal network ）n :1R理想变压器CC滤波器电路iii1i1 线性RLCM受控源i2i2三、二端口与四端网络i1 i2 i1 i2i1二端口i2 i1i2具有公共端的二端口i2i1 i3i4四端网络例+ u1 –112i1i1332ii12Ri22442i2i2222+u2-1-12，2-2 2是二端口。

3-3 2，4-4 2不是二端口，是四端网络。

因为i12 = i1 i ⎺ i1i22 = i2 + i ⎺ i2不满足端口条件i1i 线性RLCM受控源i2i216.2 二端口的参数和方程I1I 1 2I II1♠♥I 2=Y 21U 1+Y 22U 2+Y 12=U 1=0= Y b=Y b +Y c例1求图示二端口的Y 参数。

I 1Y bI 2解♣♠ I 1 = Y 11U 1 + Y 12U 2 ♦+ U 1 -Y aY c+ U 2 -I 1+U 1-U 1 = 0Y b Y a Y cI 1 Y bY a Y cY 12 = Y 21 = Y bI 2Y 11 = U 2=0 = Y a + Yb U 2 = 0I 2互易二端口U1U2U 2 = 0I1I例I12& 10& I2思路1:+U15& 10& +电阻网络，互易Y12 = Y21-电路结构左右不对称-Y11 =12 + 5 // 10=316S思路2:Y– 等效变换Y22 =110 //(10 + 2 // 5)=316SI1 2& I2对称二端口（电气对称）+ U1 - 2& 4&2&+-电路结构左右对称♠♥I 2=Y 21U 1+Y 22U 2♠例2求所示电路的Y 参数。

二端口网络的网络参数
1、带宽：是指数据在物理链路上传输的速率，通常以比特每秒（bps 或 b/s）来表示，它可以定义为一端口网络中有效传输的最大数据流量速率。

2、全双工：指网络单根线路可以实现双向传输的功能，是指其中一段信道上，端点上的数据设备既可以接收另一端的数据发送，又可以传输自己的数据。

3、延时：指数据在网络中传输的时间，这种时间波动幅度较小的网络延迟又被称为带宽延迟。

它取决于物理链路的参数，网络负载，封包大小以及传输速率等因素。

4、丢包率：丢包率是一个衡量网络性能的重要指标，它是指发出去的网络封包在网络环境中无法被正常接收的比例。

丢包率反映了网络传输的稳定性和可靠性，用以衡量和评价网络的实时性能。

5、OSI参考模型：OSI（Open System Interconnection）参考模型是网络通信进行参考和分析的标准，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层7层结构。

6、TCP/IP协议：TCP/IP（Transmission Control
Protocol/Internet Protocol）协议是网络传输的基础，它规定了网络节点之间的通信语言和网络传输的基本过程。

二端口网络参数的测定含数据处理1.测量传输参数：传输参数是描述输入信号与输出信号之间转移关系的参数，主要包括电压传输系数(Voltage Transfer Gain)和相移(Phase Shift)。

测量电压传输系数可以采用两种方法：开路法和短路法。

-开路法：将输入端口接入一个高阻抗电压表，测量输出电压和输入电压，传输系数为输出电压除以输入电压。

-短路法：将输入端口接入一个低阻抗电流表，测量输出电压和输入电压，传输系数为输出电压除以输入电压。

测量相移可以通过相位计或示波器测量输入和输出信号的相位差。

2.测量散射参数：散射参数是描述网络中反射和传输特性的参数。

主要有反射系数(Reflection Coefficient)和传输系数(Transmission Coefficient)。

测量散射参数需要使用网络分析仪(Network Analyzer)。

-反射系数：将网络中的一个端口短路，通过网络分析仪测量另一个端口的反射系数。

-传输系数：将网络中的一个端口短路，通过网络分析仪测量另一个端口的传输系数。

测量时需要注意选择合适的测试频率范围，以保证测量精度。

3.测量稳定参数：稳定参数主要用于分析网络的稳定性和输入输出匹配情况。

主要包括输入射频功率范围(Input RF Power Range)、输出射频功率范围(Output RF Power Range)和电源抑制(RF Power Suppression)等参数。

-输入射频功率范围：通过逐渐增大输入功率，观察网络的输出功率是否随之增加，当输出功率不再增加时，即达到输入射频功率的最大范围。

-输出射频功率范围：通过逐渐增大输出功率，观察输出功率是否随之增加，当输出功率不再增加时，即达到输出射频功率的最大范围。

-电源抑制：通过观察输入功率和输出功率之间的关系，确定电源抑制的程度。

测量时需要注意选择合适的功率测量装置和保护电路，以保证测量的准确性和安全性。

数据处理方法：在进行二端口网络参数测定后，需要对测得的数据进行处理和分析。

第十六章 二端口网络16.1 基本概念16.1.1 二端口网络的端口条件和端口变量1. 端口条件：在端口网络的任意端口上，由一端流入的电流必须等于由另一端流出的电流，这叫做双口网络的端口条件；2. 端口变量：包括两个端口电压21u u ，和两个端口电流21i i ，。

16.1.2 二端口网络的方程和参数二端口网络的对外电气性能可以用一些参数表示。

即以这些参数组成的方程对外电路表示二端口网络的电气性能。

在分析二端口的参数时，按正弦稳态情况考虑。

本章讨论的二端口是由线性电阻、电感、电容和线性受控源组成，不含任何独立电源。

如图16-1所示为一线性二端口。

11'22'116-图1. Y 参数方程用21U U ∙∙，表示21I I ∙∙，（1） 方程⎪⎩⎪⎨⎧+=+=∙∙∙∙∙∙22212122121111U Y U Y I U Y U Y I （2） 参数的物理意义。

分别把入口和出口短路出口的驱动点导纳导纳入口与出口之间的转移导纳出口与入口之间的转移入口的驱动点导纳----=----=----=----==∙∙=∙∙=∙∙=∙∙∙∙∙∙22220211201221011111122U U U U U I Y U I Y U I Y U I Y由于以上参数是在入口和出口分别短路情况下的参数，所以称为短路参数。

对于线性无源网络（指即不包含独立电源，也不包含受控源），2111Y Y =，只有三个独立参数，又称互易双口；当2211Y Y =时，称为对称双口，只有两个独立参数。

2. Z 参数方程用∙∙21I I ，表示∙∙21U U ，（1）⎪⎩⎪⎨⎧+=+=∙∙∙∙∙∙22212122121111I Z I Z U I Z I Z U （2）参数的物理意义。

分别把入口和出口开路，出口驱动点阻抗入口对出口的转移阻抗出口对入口的转移阻抗入口驱动点阻抗----=----=----=----==∙∙=∙∙=∙∙=∙∙∙∙∙∙22220211201221011111122I I I I I U Z I U Z I U Z I U Z对于互易双口，2112Z Z = ，只有三个独立参数；对于对称双口，1211Z Z =，只有两个独立参数。

第十六章 二端口网络重点：1． 二端口网络的有关基本概念 2． 熟练计算二端口网络的四种参数矩阵3． 掌握分析网络参数已知的二端口网络组成的复杂电路的分析方法16.1 概述16.1.1 N 端网络与N 端口网络前面的电路分析与计算中，我们常常是研究一个具体的电路在一定电路结构与电路参数的情况下所产生的响应。

如果一个网络N 有2n 个端子向外接出（在大多数情况下，我们又并不关心电路的内部结构及内部各个支路的情况，而只讨论外电路的状态与变化，当这2n 个端子成对出现，即端口处的输入电流等于输出电流时，该网络可以视为一个n 端口网络，特别的，当网络只有四个端子引出时，我们称其为二端口网络。

（注意二端口网络与四端网络的区别与联系）sL U s I s I 212)()(=-=其实我们前面介绍一般的电路的分析，也可以用网络分析的思路来理解，即分析电路内某一条支路的情况时，可以将该支路划出原电路，而原电路的其他部分可以用戴维南或诺顿等效电路来代替，从而的出结果。

这就将原电路除了待求支路外的其他电路部分组成一个一端口网络，经过戴维南等效，该一端口网络的电量关系就可以表征成为一种简单的端口电压与端口电流的伏安关系，从而研究在此伏安关系下外电路的情况。

在本书中，我们仅仅研究由线性电阻、电容、电感（包括互感）元件所组成的线性非时变无源网络，其中的“无源”是指无独立电压、电流源，动态元件初始状态为零的情况。

另外，本章中我们均采用拉氏变换法来研究二端口网络。

（实际上，如果激励为正弦量即可用相量法分析，方法完全相同）16.1.2 研究的问题对于二端口网络N ，我们需要研究怎样通过定义及电路的计算方法求其各种参数矩阵，另外还需要研究复杂网络中的二端口网络的参数矩阵对复杂网络分析的作用，从而通过模块化的思想将复杂网络等效成为简单的单口网络及二端口网络的组合，分别计算其参数或参数矩阵，得出电路的解。

16.1.3 研究的对象特性在本课程中，对所研究的二端口网络加以下面的限制。