二端口网络
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二端口网络
Z21
U 2 I1
I2 0为22’端开路，其电压与11’端口电流的比值，
称为22’端口与11’端口间的转移阻抗。
上述参数决定于网络内部元件及其连接方式，它们都是在一
个端口开路的情况下计算或测试得到，也称其为开路阻抗参数
(open-circuit impedance parameters)
Z参数方程的矩阵形式：UU 12
电流则可看作其响应。叠加定理得：
I1 Y11U1 Y12U 2
U 1
N
U 2
I2 Y21U1 Y22U 2
1'
2'
Y11
I1 U 1
U 2 0
为22’端短路，11’端口的电流与电压的比值，
称为输入导纳或驱动点导纳(driving po int admit tan ce)
Z22
U 2 I2
I1 0
为11’端开路，22’端口的电压一与、电Z流参数的方比值程，
称为22’端口的驱动点阻抗;
Z12
U 1 I2
I1 0 为11’端 开 路 ， 其 电 压 与22’端 口 电 流 的 比 值 ，
称为11’端口与22’端口间的转移阻抗(transfer impedance);
2'
T
A C
DB称为传输参数矩阵（transmission
par二am、etTer参s 数m方atr程ix）
各参数的定义：
A
U 1 U 2
I2 0,
B
U 1 I2
U 2 0,
C
I1 U 2
I2 0,
二端口网络
二端口网络二端口网络是指由两个终端设备所构成的网络系统。
它是一种基于计算机网络技术的网络结构，可以实现设备间的数据传输与通信。
二端口网络常见于家庭或小型企业的局域网（LAN）环境中，用于连接电脑、打印机、路由器、交换机以及其他网络设备。
二端口网络扮演着传输信息的“管道”角色，它为设备间的信息交换提供了可靠的通道。
二端口网络的特点之一是它结构简单、易于构建。
二端口网络通常包括一个网络连接线（如网线或无线信号传输）、两个设备端口和一系列网络服务协议。
这些协议负责设备间信息交换的数据格式和协议规则。
二端口网络的结构简单明了，易操作，对于初学计算机网络的用户来说十分友好。
二端口网络的工作原理是基于分组交换技术。
在数据传输中，发送端将数据传输成一组组数据包（packet），每个数据包都有包头和数据体部分。
包头包含了目标设备的地址信息和其他控制信息；数据体则是实际要传输的数据。
数据包在传输过程中经过多个中继器（如路由器和交换机），每个中继器将数据包解析后转发至下一站，直至传输到目标设备。
在传输过程中，中继器需要参照网络服务协议解析数据包，将数据包放置在正确的端口。
通过这种方式，二端口网络实现了设备间信息的传输与通信。
二端口网络的优点是显而易见的。
首先，它支持松耦合的系统设计。
二端口网络结构简单，设备之间相对独立，可以同时支持多个设备与主机的连接。
其次，二端口网络可以在不同的操作系统平台之间实现联通。
不同设备之间可以使用标准的网络协议通信，从而实现数据传输。
此外，二端口网络还可以实现设备远程控制的功能，对于设备管理和监控来说非常有帮助。
在使用二端口网络的同时，也需要注意一些问题。
首先，网络的带宽和容量限制是不可忽视的。
网络带宽和容量可能会出现瓶颈，影响网络的传输效果。
相比于现代的多端口交换机，二端口网络的传输能力不及多端口交换机，因此在实际应用中需要注意搭建并优化网络结构。
其次，二端口网络传输的数据安全性较低，仅使用协议规则验证。
第16章-b-二端口网络
L di1 dt
L r 2C
BACK NEXT
从端口1看，u1, i1关系为一等效电感关系，L= r2C. 若 r =50k, C =1F 则 等效电感 L=2500H ！
3. 回转器不消耗功率(能量)，也不储能。是线性无源元件。
u1i1 u2i2 ri2i1 ri1i2 0
4. 回转器是非互易元件。
T11 T21
T12 T11
T22
T21
T12 T22
UI22
得 T T T
结论： 级联后所得复合二端口T 参数矩阵等于级联旳二 端口T 参数矩阵相乘。上述结论可推广到n个二端 口级联旳关系。
...
T1
T2
... Tn
T=[T1][T2] …. [Tn]
BACK NEXT
例
4
Z11 Z 21
Z12
Z
22
结论：
串联后复合二端口Z 参数矩阵等于原二端口Z 参数 矩阵相加。可推广到n端口串联。
BACK NEXT
注意： （1）串联后端口条件可能被破坏。
2A
2 Z” 2
1A
1.5A
3A 1¸
3 1¸ 1.5A
2A
1A
1¸
1¸
1.5A
1.5A 2
2A
2 2 端口条件破坏
1A
[Z] [Z'][Z"]
i2
+ u1
UNIC
+ u2
电压反向型
ui11
ku2 i2
u1
i1
k
0
0 u2
1
i
2
T 参数矩阵
BACK NEXT
二端口网络
二端口网络
在计算机网络中，二端口网络是指由两个端口组成的网络连接系统。
这种网络
拓扑结构通常用于简单的局域网或个人网络中。
每个端口代表一个连接点，可以是物理端口或逻辑端口，用于连接设备或网络节点。
二端口网络通常用于小型网络，涉及少量设备之间的通信。
二端口网络的优点
1.简单性：由于只有两个端口，二端口网络的配置和管理相对简单，
不需要复杂的路由配置或协调。
2.高效性：通过直接连接两个设备，二端口网络在数据传输方面通常
比较高效，减少了中间节点的延迟。
3.安全性：相对于复杂的网络拓扑结构，二端口网络的安全性更高，
减少了外部攻击的可能性。
二端口网络的应用
1.个人网络：在家庭或小型办公室环境中，二端口网络常常用于连接
个人计算机、打印机或其他设备，实现简单的数据共享和通信。
2.嵌入式系统：一些嵌入式系统或物联网设备采用二端口网络，用于
设备之间的数据传输和控制。
3.虚拟网络：在虚拟化环境中，二端口网络可以用于连接虚拟机与物
理主机之间，提供基本的通信支持。
二端口网络的发展趋势
随着物联网和边缘计算的发展，二端口网络在一些特定领域仍将发挥重要作用。
同时，随着网络技术的不断进步，二端口网络也可能发展出更多应用场景和改进方面，以适应不断变化的需求。
结语
二端口网络作为一种简单而有效的网络连接系统，在特定的场景下具有独特的
优势，对于一些小型或特定需求的网络环境具有一定的适用性。
同时，二端口网络在简化配置、提高效率和增强安全性方面也有着明显的优势，可以作为一种常见的网络拓扑结构之一。
二端口网络
Y 参数 Y12 Y21
Z 参数 Z12 Z21
H参数 h12 h21
T 参数 ABCD 1
对称二端口网络
如果将互易二端口网络的 11 端口与 2 2端口互相交
换（即
•
U1
与
•
U2
互换，I•1
与
•
I2
互换），而两端口电压、电流
关系仍能保持不变，这种互易二端口网络称为对称二端口
网络。 对于对称二端口网络，除了满足互易二端口网络的参数
1 I1
+
I 2
2
+
U1
N
U 2
-
-
1
2
参数Y11、Y12、Y21、Y22都具有 导纳的量纲，上面的方程称为二端 口网络的Y参数方程。
•
•
•
I1 Y11 U1 Y12 U 2
•
•
•
I2 Y21 U1 Y22 U 2
Y方程是一组以二端口网络的电压
•
U1
和
•
U 2 表征电流
İ1和İ2的方程
。二端口网络以电压
网络方程:
描述网络输入、输出端口电压、电流关系的方程。
1
I 1
为了便于讨论，以正弦电
+
Z
S
流电路中的二端口网络为例 +
进行分析。
U
-S
U1
-
N
1
•
•
•
•
针对未知量 U1 、I1 、U 2 、I 2 需要四个方程求解
其中两个方程由信号源端和负载端决定：
I 2
2
+
U
Z
2
-
二端口网络精彩分析课件
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
定义：二端口网络是一种线性 网络，其输入和输出端口之间 存在线性关系
二端口网络：由两个端口组成 的网络，可以描述为两个端口 之间的相互关系
分类：二端口网络可以分为无 源二端口网络和有源二端口网
络
无源二端口网络：由电阻、电 容、电感等无源元件组成的二
端口网络
有源二端口网络：由晶体管、 集成电路等有源元件组成的二
端口网络
阻抗：描述二端口网络内部电阻和电容 的阻抗特性
导纳：描述二端口网络内部电导和电纳 的导纳特性
传输参数：描述二端口网络内部信号传 输的特性
反射系数：描述二端口网络内部信号反 射的特性
输入阻抗：描述二端口网络内部信号输 入端的阻抗特性
PART SIX
网络函数：描 述二端口网络 频率特性的数
学表达式
频率响应：二 端口网络在不 同频率下的应的图形
工具
阻抗匹配：二 端口网络在不 同频率下的阻
抗特性
频率响应法：通过 测量网络在不同频 率下的响应，得到 频率特性曲线
阻抗法：通过测量 网络在不同频率下 的阻抗，得到频率 特性曲线
信号传输中的能量守恒：信号在传输过程中，能量不会增加或减少，只会在传输 过程中进行转换
信号传输中的能量转换：信号在传输过程中，电能可以转换为磁能，磁能可以转 换为电能
能量守恒在信号传输中的应用：在信号传输过程中，可以通过能量守恒定律来优 化信号传输效率，提高信号传输质量。
功率匹配：在信号传输过程中，输入功率与输出功率相等 功率不匹配：输入功率与输出功率不等，可能导致信号失真或能量损失 功率匹配条件：输入阻抗等于输出阻抗 功率匹配方法：调整输入阻抗或输出阻抗，使两者相等
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
定义：二端口网络是一种线性 网络，其输入和输出端口之间 存在线性关系
二端口网络：由两个端口组成 的网络，可以描述为两个端口 之间的相互关系
分类：二端口网络可以分为无 源二端口网络和有源二端口网
络
无源二端口网络：由电阻、电 容、电感等无源元件组成的二
端口网络
有源二端口网络：由晶体管、 集成电路等有源元件组成的二
端口网络
阻抗：描述二端口网络内部电阻和电容 的阻抗特性
导纳：描述二端口网络内部电导和电纳 的导纳特性
传输参数：描述二端口网络内部信号传 输的特性
反射系数：描述二端口网络内部信号反 射的特性
输入阻抗：描述二端口网络内部信号输 入端的阻抗特性
PART SIX
网络函数：描 述二端口网络 频率特性的数
学表达式
频率响应：二 端口网络在不 同频率下的应的图形
工具
阻抗匹配：二 端口网络在不 同频率下的阻
抗特性
频率响应法：通过 测量网络在不同频 率下的响应，得到 频率特性曲线
阻抗法：通过测量 网络在不同频率下 的阻抗，得到频率 特性曲线
信号传输中的能量守恒：信号在传输过程中，能量不会增加或减少，只会在传输 过程中进行转换
信号传输中的能量转换：信号在传输过程中，电能可以转换为磁能，磁能可以转 换为电能
能量守恒在信号传输中的应用：在信号传输过程中，可以通过能量守恒定律来优 化信号传输效率，提高信号传输质量。
功率匹配：在信号传输过程中，输入功率与输出功率相等 功率不匹配：输入功率与输出功率不等，可能导致信号失真或能量损失 功率匹配条件：输入阻抗等于输出阻抗 功率匹配方法：调整输入阻抗或输出阻抗，使两者相等
二端口网络的网络参数
应用范围：适用于测量各种类型的二端口网络，如放大器、滤波器等
测量原理：利用频谱分析仪的频率扫描功能，对二端口网络的传输函数进行测量。
测量步骤：将二端口网络接入频谱分析仪，设置合适的频率范围和分辨率，进行频率扫描， 记录传输函数的幅度和相位信息。
测量精度：频谱分析仪的频率精度和幅度分辨率决定了测量精度，高精度的频谱分析仪可以 提高测量准确性。
参数计算的意义：通过计算电压反射 系数，可以了解网络对不同频率和幅 值的入射电压的响应特性，从而优化 网络设计。
定义：电流反射系数是描述二端口 网络输入端口对入射波和反射波的 幅度和相位变化的参数
物理意义：电流反射系数反映了网 络对入射波的反射能力，其值范围 在-1到1之间
添加标题
添加标题
添加标题
影响因素：网络阻抗与源阻抗的差异越大，电压反射系数越大
意义：电压反射系数是二端口网络的重要参数，用于分析网络的性能和稳定性
定义：电流反射系数是指入射波 与反射波的幅度之比
意义：电流反射系数反映了网络 对入射波的反射能力，是二端口 网络的重要参数之一
计算公式：反射系数 = (Z_2 Z_1) / (Z_2 + Z_1)，其中 Z_2为输出阻抗，Z_1为输入 阻抗
调整网络分析仪的 参数设置
记录测量结果并进 行数据处理
验证测量结果的准 确性和可靠性
测量步骤：将信号发生器连接到二端口网络的输入端，将示波器连接到输出端，调整信号发生器输出信号的幅度 和频率，观察示波器上的输出波形
注意事项：确保信号发生器和示波器的性能良好，连接正确，避免外界干扰对测量结果的影响
测量结果：通过示波器观察到的输出波形可以计算出二端口网络的参数，如电压放大倍数、输入阻抗等
添加标题
测量原理：利用频谱分析仪的频率扫描功能，对二端口网络的传输函数进行测量。
测量步骤：将二端口网络接入频谱分析仪，设置合适的频率范围和分辨率，进行频率扫描， 记录传输函数的幅度和相位信息。
测量精度：频谱分析仪的频率精度和幅度分辨率决定了测量精度，高精度的频谱分析仪可以 提高测量准确性。
参数计算的意义：通过计算电压反射 系数，可以了解网络对不同频率和幅 值的入射电压的响应特性，从而优化 网络设计。
定义：电流反射系数是描述二端口 网络输入端口对入射波和反射波的 幅度和相位变化的参数
物理意义：电流反射系数反映了网 络对入射波的反射能力，其值范围 在-1到1之间
添加标题
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影响因素：网络阻抗与源阻抗的差异越大，电压反射系数越大
意义：电压反射系数是二端口网络的重要参数，用于分析网络的性能和稳定性
定义：电流反射系数是指入射波 与反射波的幅度之比
意义：电流反射系数反映了网络 对入射波的反射能力，是二端口 网络的重要参数之一
计算公式：反射系数 = (Z_2 Z_1) / (Z_2 + Z_1)，其中 Z_2为输出阻抗，Z_1为输入 阻抗
调整网络分析仪的 参数设置
记录测量结果并进 行数据处理
验证测量结果的准 确性和可靠性
测量步骤：将信号发生器连接到二端口网络的输入端，将示波器连接到输出端，调整信号发生器输出信号的幅度 和频率，观察示波器上的输出波形
注意事项：确保信号发生器和示波器的性能良好，连接正确，避免外界干扰对测量结果的影响
测量结果：通过示波器观察到的输出波形可以计算出二端口网络的参数，如电压放大倍数、输入阻抗等
添加标题
课16 二端口网络
U 1
Y′
U 2
U 1
U 2
− Y0 ⎞ ⎟ ⎟ Y0 ⎟ ⎠
⎛ Y ′+ Y ⎜ 11 0 Y =Y′+ Y′′=⎜ ⎜ Y ′−Y ⎝ 21 0
29
30
5
法2
′=Y ′U +Y ′U I 1 11 1 12 2 ′ ′ ′ =Y U +Y U I
2 21 1 22
1
1 U
1'
2 U
2'
端口1-1'开路时的转移阻抗
1
端口1-1'开路时,端口2-2'处的输入阻抗
2⎤ ⎡ U 2⎤ B⎤⎡ U ⎥⎢ ⎥=T ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ D⎥ 2 ⎦ ⎣− I ⎦ ⎣ − I 2⎦
7
8
⎡A T=⎢ ⎢C ⎣
线性无源： 对称：
B⎤ ⎥ D⎥ ⎦
AD−BC=1
1⎤ ⎡U ⎡ I1⎤ ⎢ ⎥= Y ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ U 2⎦ ⎣ I 2⎦
1⎤ 1⎤ ⎡I ⎡U ⎢ ⎥= Z ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ I 2⎦ ⎣ U 2⎦ 1⎤ ⎡ ⎡U I1 ⎤ ⎢ ⎥=H ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ U 2⎦ ⎣ I2 ⎦
§16-3 二端口的等效电路
1
三、二端口网络的T参数方程 端口2-2'开路时,端口1-1'处的输入阻抗 （二端口网络的A参数方程
T参数（传输参数，一般参数） A参数）
I1 I2
线性 无独立源 2
端口2-2'开路时的转移阻抗
1= A U 2− B U I2 2− D I1= C U I2
1⎤ ⎡ A ⎡U ⎢ ⎥= ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎣ I1 ⎦ ⎣ C
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图5.5
Y参数方程
1 Y11 U1 Y12 U2 I 2 Y21 U1 Y22 U2 I
(5-5)
式(5-5)称为Y参数方程，式中 Y11 , Y12 , Y21 , Y22称为Y参数， 这些参数具有导纳的性质，是与网络内部结构和参数有关 而与外部电路无关的一组参数，Y参数可按下述方法计算 或用实验测量求，其矩阵形式为
1 I2 0 1
2 I1 0 2
U2 Z 22 I2
Z参数矩阵：
I1 0
4I 2 4 I2
U2 Z 21 I1
I2 0
2 I1 2 I1
4 2 Z 2 4
图5.4 例5-1图
5.1.2二端口网络的Y方程和Y参数
S1
S2
1
2
即 IS1 I1 、IS2 I2 ，如图5.3所示。应用线性叠加原理， 由两个电流源分别作用叠加求得 和 1 。 U U
2
图5.2
线性二端口网络
图5.3
线性二端口网络
U1 Z11 1 Z12 2 I I U2 Z21 2 Z22 2 I I
项目五 二端口网络
（时间：4次课，8学时）
本章介绍二端口网络及其方程，二端口 网络的Z、Y、T(A)、H参数矩阵以及参数 之间的相互关系，二端口网络的连接和等 效。
项目五 二端口网络
任务一 二端口网络方程和参数 任务二 二端口网络连接和等效
任务一 二端口网络方程和参数
一个网络，不论其复杂与否，如果有n个端子可以
I1 Y11 Y12 U1 Y I 2 Y21 Y22 U 2
其中
Y11 Y12 Y Y Y21 Y22
U1 U 2
(5-8)
称为二端口的Y参数矩阵，也称短路导纳矩阵。
Y11 =
İ1 U1
0
U2
Y11是输出端口短路时，输入 端口的入端导纳；
=0
Y21 =
Y12 =
İ2
U2
U1
0 İ1
=0
Y21是输出端口短路时，输出 端口电流对输入端口电压的转 移导纳； Y12是输入端口短路时，输入 端口电流对输出端口电压的转 移导纳；
İ1 = 0
Z21是输出端口开路时，输出端口 电压对输入端口电流的转移阻抗；
Z12是输入端口开路时，输入端口 电压对输出端口电流的转移阻抗； Z22是输入端电阻网络，求该二端口网络的Z参数矩阵。 解：由式(5-2)得 U1 2I 2 U1 4 I1 Z12 2 Z11 4 I I I I
态情况考虑，并应用相量法。在输入端口 1 1 和输出端 口 2 2的电压和电流分别表示为 U 1 、 U 2 、 I1 、 I2 ， 并规定电压和电流为关联参考方向。
和 I 为已知，要求端口电压 和 ， 设端口电流 I1 U1 U 2 2 则可以用电流源 I 和 I 分别代替端口电流 I 和 I ，
其中
Z11 Z Z Z 21 Z12 Z 22
(5-4)
称为二端口的Z参数矩阵，也称开路阻抗矩阵。
Z11 =
U1 İ1 İ2 = 0
Z11是输出端口开路时，输入端口 的入端阻抗；
Z21 = Z12=
Z22 =
U2 İ1 İ2 = 0 U1 İ2 İ1 = 0
U2 İ2
图5.1 端口网络框图
研究二端口网络具有现实意义，有些比较复杂的网络， 其内部结构及元件的特性是无法完全知道的或难以确定的， 而该网络的端口电压、电流及相互之间的关系可以通过一 些参数表示，这些参数只取决于构成二端口本身的元件及 其连接方式。一旦确定二端口的参数后，当一个端口的电 压、电流发生变化时，就能较容易得到另一个端口的电压、 电流的变化。同时，还可以利用这些参数比较不同的二端 口网络在传递电能和信号方面的性能，从而评价其质量。
(5-1)
式(5-1)称为二端口的Z参数方程，式 Z11 , Z12 , Z 21 , Z 22称 为Z参数，这些参数具有阻抗的性质，是与网络内部结构 和参数有关而与外部电路无关的一组参数，Z参数可按下 述方法计算或由实验测量求得 上式还可以写成如下的矩阵形式：
U1 Z 11 Z 12 I1 I1 Z （5-2） U 2 Z 21 Z 22 I 2 I 2
设两个端口电压 U 1和 U 2 为已知，要求端口电流 I1 和 I2 ，则可以用独立电压源 U S1 和 U S 2 分别代替端口电压 U 1 和 U 2 ，即 US1 U1 、 US2 U 2 ，如图5.5(a)所示。应用线 性叠加原理，由两个电压源分别作用叠加求得电流 I1 和 I2 ，如图5.5(b)、图5.5(c)所示，则有
二端口网络内部可以含独立电源、受控电源。对于网 络中既无独立电源、又无受控源，只含有线性电阻、电感 和电容元件组成的网络称为无源线性二端口网络。本章研 究的二端口网络是含有线性电阻、电感、电容和线性受控 源的二端口网络，并不包含独立电源。
5.1.1 二端口网络的Z方程和Z参数
图5.2所示为一线性二端口网络，在分析中将按正弦稳
与外电路连接，则称为n端网络，如图5.1(a)所示。如
果有n对端子(即有2n个端子)可以与外电路连接，且满 足端口条件(即每一对端子，流入一个端子的电流恒等 于流出另一个端子的电流)，则称为n端口网络，如图 5.1(b)所示。仅有一个端口的网络称为一端口网络或 单端口网络，如图5.1(c)所示。只有两个端口的网络 称为二端口网络或双端口网络，如图5.1(d)所示，本 章讨论二端口网络。