西安电子科技大学：《微波技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十九章 双口元件 Two - Port Element

第」章 双口元件 TWo-Port Element 双口元件是在微波中应用最多的一种元件,按 功能分类如下图所示。与单口元件相似,双口元件 般采用网络理论进行分析。但是,在这里值得指出: 元件的网络参数本身还是需要用场论方法求得,或者 实际测量得到。从这个意义上讲,场论是问题的内部 本质,而网络则是问题的外部特性。 双方向变换 连接元件,拐角,扭转 信号变换一移相器,衰减器,滤波器 件□波形变换→同轴波导转换,方圆转换

第19章 双口元件 Two - Port Element 双口元件是在微波中应用最多的一种元件，按 功能分类如下图所示。与单口元件相似，双口元件一 般采用网络理论进行分析。但是，在这里值得指出： 元件的网络参数本身还是需要用场论方法求得，或者 实际测量得到。从这个意义上讲，场论是问题的内部 本质，而网络则是问题的外部特性。 双 口 元 件 方向变换 信号变换 波形变换 连接元件，拐角，扭转 移相器，衰减器，滤波器 同轴波导转换，方圆转换

双口网络的S参数 已经知道,双口网络可以用S参数加以表示 图19-2双口网络的S珍参数 (19-1

一 、双口网络的S参数 已经知道，双口网络可以用S参数加以表示。 a1 b1 a2 b2 Network 图 19-2 双口网络的S参数 b b S S S S a a 1 2 11 12 21 22 1 2       =             (19-1)

双口网络的无耗约束 对于一般的[S]+[S]=[I]具体到双口网络是 10 具体写为 S1|2+S2 2+|S12 (19-2) SS+s 0 展开可得 S1=S2 202-(91+02)=土z (19-3) 上式中第一个称为振幅条件,第二个称为相位条件

双口网络的无耗约束 对于一般的［S］+［S］=［I］具体到双口网络是       =            0 1 1 0 21 22 11 12 * 22 * 12 * 21 * 11 S S S S S S S S 展开可得 | | | | | | | | * * S S S S S S S S 11 2 21 2 22 2 12 2 11 12 21 22 1 1 0 + = + = + =      具体写为 | | | | ( ) S S 11 22 12 11 22 2 = − + =         (19-2) (19-3) 上式中第一个称为振幅条件，第二个称为相位条件

双口网络的无耗约束 特性阻抗阶跃,如图所示。如果忽略其不连续 电纳B,则构成反对称网络,即 S2=-S1 Z02 图19-3反对称网络

双口网络的无耗约束 ［例1］特性阻抗阶跃，如图所示。如果忽略其不连续 电纳jB，则构成反对称网络，即 S22=－S11 图 19-3 反对称网络 Z01 Z02

2双口网络的无耗约束 :根据S珍数的定义可知 很明显有S2=-511,但S1=S2 无耗网络匹配定理 定理]|4≠采用无耗网络[S]予以匹配,其条件是

［解］：根据S参数的定义可知 双口网络的无耗约束 S Z Z Z Z S Z Z Z Z 11 02 01 02 01 22 01 02 01 02 = − + = − +        很明显有 S22=－S11， 但|S11|=|S22| ［例2］ 无耗网络匹配定理 ［定理］ |L |≠1,采用无耗网络［S］予以匹配，其条件是 S22 = L *

双口网络的无耗约束 「1 无耗网络匹配定理 0 S,le/9=(-Snl )e/alTile 1-|S1Fle+)

双口网络的无耗约束    in L L S S S S = + − 11 = 12 21 22 1 0 | | ( | | ) | | | || | ( ) ( ) S e S e e S e j j L j L j L L 11 11 2 11 11 11 22 22 1 1       = − − + +   ? ? [S] 无耗网络匹配定理 l

双口网络的无耗约束 简单演算可知 S1=e2+) 匹配条件是 JISI-==ITLI 02+91=n·2兀 更简洁的形式为 特别应该提及,无耗网络匹配定理不单纯是理论问 题,而且已经应用到实际中,我们要做的一个微浪实验 即采用单螺钉调配器匹配。其中,单螺钉可调深度 (即变化S2|)也可调左右位置(即变化2

双口网络的无耗约束 简单演算可知 | | | | ( ) S e L j L 11 22 = +    匹配条件是 |S | |S | | | n L L 11 22 22 2 = = + =         更简洁的形式为 S22 = L * 特别应该提及，无耗网络匹配定理不单纯是理论问 题，而且已经应用到实际中，我们要做的一个微波实验 即采用单螺钉调配器匹配 L。其中，单螺钉可调深度 (即变化|S22|),也可调左右位置(即变化 e )。j22 (19-4)

双口网络的无耗约束 > 测出Sl=| L 斗> I接匹配负载时,调螺 鑫签 钉,使S1=r 接待匹配,左右移 动螺钉使Ⅰm=0

双口网络的无耗约束 |S11| l 测出|S11 |=|L | |S11| 匹配负载 =0 接匹配负载时，调螺 钉，使|S11|=|L | in=0 l 接待匹配L，左右移 动螺钉使in=0

双口网络的无耗约束 为了加深印象,进一步讨论共轭匹配的物理意义。 首先要看到,所谓匹配仅仅是网络前端无反射浪。事 实上,失配负载尸始终是有反射的。因此问题的核心 是要把反射的功率,再次“喂给”负载,怡如绐婴孩 喂食。振幅要恰当|S2|=|l,时间要恰当,即相位 q2-q,才能使它“吃完”。 Network 图19-5多次提供负载的图象

双口网络的无耗约束 为了加深印象，进一步讨论共轭匹配的物理意义。 首先要看到，所谓匹配仅仅是网络前端无反射波。事 实上，失配负载PL始终是有反射的。因此问题的核心 是要把反射的功率，再次“喂给”负载，恰如给婴孩 喂食。振幅要恰当|S22|=|L |，时间要恰当，即相位  22=－L，才能使它“吃完” 。 图 19-5 多次提供负载的图象 ¦? in=0 Network l

二、方向变换元件 方向变换元件包括连接元件、拐角、扭浪导, 般情况见图所示。 图19-6方向变换元件

方向变换元件包括连接元件、拐角、扭波导，一 般情况见图所示。 二、方向变换元件 图 19-6 方向变换元件