二端口网络
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二端口网络课件
2. Y 参数表达旳等效电路(宜选用形等效电路）
I1
I2
Y11 Y21
Y12 Y22
U1 U 2
••
II11
++
••
UU11
－－YY1122 YY111＋＋YY1122
I2
••
II22
YY222++YY1122
++
••
UU22
(Y21 Y12 )U1
假如网络是互易旳，上图变为型等效电路。
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。
16-6 回转器和负阻抗转换器
1. 回转器
回转器是一种线性非互易旳多端元件，能够用晶体管电路
或运算放大器来实现。理想回转器是不储能、不耗能旳无源
线性两端口元件。
i1 理想回转器旳基本特征 +
uu12
ri2 ri1
第16章 二端口网络
工程实际中，研究信号及能量旳传播和信号变换时，经 常遇到如下两端口电路。
n:1 R
C
C
变压器
传播线
滤波器
（1）线性一端口网络旳外部性能用戴维南或诺顿等效电路替 代去分析；
（2）线性二端口网络旳端口处旳i, u 间旳关系可经过某些只 取决于构成二端口本身旳元件及连接方式旳参数表达。
us
u2
uc
N
4(t) V
uc
运算电路模型： I1(s)
12 V
s
N
uc (t ) 4 3e0.231t V (t 0)
I2(s)
1s U2(s) 1s V
12 s 3U2 (s) 13I2 (s)
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
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
等效电路如下图：
I1
+
I2
Z 22 − Z12
Z12
.
+
.
Z11 − Z12
U1
_
U2
_
第十四章 二端口网络 2．等效 ．
∏
型电路
Y 参数描述 I1 = Y11 U1 + Y12 U 2
.
.
.
I 2 = Y21 U1 + Y22 U 2
可逆时
.
.
.
Y12 = Y21
I1 = (Y11 + Y12 ) U1 − Y12 (U1 − U 2 )
. . . . .
.
.
.
.
.
.
( I = I1 + I 2 )
.
.
.
2 − j 2+j Z = Ω j1 4+j1
对于给定的二端口网络，有的只有Z参数，没有Y参数。也有的二端口 网络却相反，没有Z参数，只有Y参数。还有的二端口网络既没有Z参数， 也没有Y参数，如理想变压器。
第十四章 二端口网络
. Z12 I 1 Z 22 . I 2
记为
U=ZI
.
.
Z11 Z = Z 21
Z12 Z 22
第十四章 二端口网络
.
其中
Z11 =
U1
.
I1
| . =0
I2
.
Z 21 =
U2
.
I1
I2 = 0
•
| . =0
.
.
.
.
.
.
.
.
.
等效电路如下图：
I1
+
I2
Z 22 − Z12
Z12
.
+
.
Z11 − Z12
U1
_
U2
_
第十四章 二端口网络 2．等效 ．
∏
型电路
Y 参数描述 I1 = Y11 U1 + Y12 U 2
.
.
.
I 2 = Y21 U1 + Y22 U 2
可逆时
.
.
.
Y12 = Y21
I1 = (Y11 + Y12 ) U1 − Y12 (U1 − U 2 )
. . . . .
.
.
.
.
.
.
( I = I1 + I 2 )
.
.
.
2 − j 2+j Z = Ω j1 4+j1
对于给定的二端口网络，有的只有Z参数，没有Y参数。也有的二端口 网络却相反，没有Z参数，只有Y参数。还有的二端口网络既没有Z参数， 也没有Y参数，如理想变压器。
第十四章 二端口网络
. Z12 I 1 Z 22 . I 2
记为
U=ZI
.
.
Z11 Z = Z 21
Z12 Z 22
第十四章 二端口网络
.
其中
Z11 =
U1
.
I1
| . =0
I2
.
Z 21 =
U2
.
I1
I2 = 0
•
| . =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。
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。
二端口网络分析
0.2
S
S
Y22
I2 U 2
U1 0 0.2S
Y12
I1 U 2
U2 0 0.0667S
2. Z 参数和方程
（1）Z 参数方程
•
I1
+
•
U1
•
I2
+
N
•
U2
将两个端口各施加一电流源，则端口电压可视为这 些电流源旳叠加作用产生。
即：U U
1 2
Z11 I1 Z21 I1
Z12 I2 Z22 I2
第15章 二端口网络分析
要点
1. 二端口旳参数和方程 2. 二端口旳等效电路 3. 二端口旳联接 4. 二端口网络旳特征阻抗 5. 二端口旳转移函数
15.1 二端口概述
在工程实际中，研究信号及能量旳传播和信号变 换时，经常遇到如下形式旳电路。
A
放大器
R
C
C
滤波器
三极管 n:1
传播线
变压器
1. 端口 (port)
对称二端口是指两个端口电气特征上对称。构造不 对称旳二端口，其电气特征可能是对称旳，这么旳二端 口也是对称二端口。
例
求Y 参数。
•
I1
解
+
U 0 •
•
1
U1
3 3
6 15
为互易对称 二端口
•
I2
+
••
U 2U 2 0
Y11
Y21
UIUI1121
U
2 0 U 2
0
3
1 // 6 3
0.0667
+
+
•
U1
N
第八章 二端口网络
① 求输入阻抗或导纳。Z U1 / I1,Yi I1 /U1
② 求转移电压比或转移电流比。
Au U 2 /U1, Ai I2 / I1
③ 求负载端看进去的代维南等效电路。
Zs I1
U1
U1
No
2
I2
U 2 ZL
对这种电路的分析方法：
Nb
U 2b
得并联后双口网络的Y参数矩阵为Y Ya Yb
3、双口网络的级联
I1
I1a
I2a
U1
U1a
Na
U 2
3
I1b
U1b
Nb
I2b I2 U 2b U 2
即级联后双口网络的T参数矩阵为 T TaTb 。
1
双口电路一种典型的用法是一个端口接 负载，另一端口接信号源。双口网络起着对信 号进行传递、加工、处理的作用。在工程上， 对这种电路的分析要求一般有如下几项：
Y Y1 Y2 Y3 Yn
级联连接宜采用T参数
T T1 T2 T3 Tn
4. 互易的二端口网络可等效成π 型、T型二 端口网络
等效成π型、采用Y参数方便
Y1 Y11 Y12 Y2 - Y12 -Y21
Y3 Y21 Y22
等效成T型、采用Z参数方便
H11 =
C=
İ1 U2 I2 = 0
H12=
B = U1 - İ2
U2 = 0
H21=
D = I1
H22=
- İ 2 U2 = 0
U1 I1 U2 = 0
U1 U2 I1 = 0
② 求转移电压比或转移电流比。
Au U 2 /U1, Ai I2 / I1
③ 求负载端看进去的代维南等效电路。
Zs I1
U1
U1
No
2
I2
U 2 ZL
对这种电路的分析方法：
Nb
U 2b
得并联后双口网络的Y参数矩阵为Y Ya Yb
3、双口网络的级联
I1
I1a
I2a
U1
U1a
Na
U 2
3
I1b
U1b
Nb
I2b I2 U 2b U 2
即级联后双口网络的T参数矩阵为 T TaTb 。
1
双口电路一种典型的用法是一个端口接 负载，另一端口接信号源。双口网络起着对信 号进行传递、加工、处理的作用。在工程上， 对这种电路的分析要求一般有如下几项：
Y Y1 Y2 Y3 Yn
级联连接宜采用T参数
T T1 T2 T3 Tn
4. 互易的二端口网络可等效成π 型、T型二 端口网络
等效成π型、采用Y参数方便
Y1 Y11 Y12 Y2 - Y12 -Y21
Y3 Y21 Y22
等效成T型、采用Z参数方便
H11 =
C=
İ1 U2 I2 = 0
H12=
B = U1 - İ2
U2 = 0
H21=
D = I1
H22=
- İ 2 U2 = 0
U1 I1 U2 = 0
U1 U2 I1 = 0
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
-
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( Z in ) 0
U 1
· I 1 U 2 0,
， ( Z in ) 0 是输出端短路时的输入阻抗；
( Z ou t )
U 2
· I 2 I1 0,
，
( Z ou t ) 是输入端开路时的输出阻抗；
( Z ou t ) 0
U 2
· 贩 I2 U 1 0,
，
T参数的确定可通过网络的输出端开路和短路测量或计算得出
U A 1 U 2
A是输出端开路时，输入端电压与输出端电压之比
0, I 2
U 1 B I
B是输出端短路时，输入端对输出端的转移阻抗
0, 2 U 2
I 1 C U
I D 1 I
C 是输出端开路时，输入端对输出端的转移导纳
0 2 U 1
当二端口网络是互易网络时
Y12 Y21
只有三个参数是独立的；
如果二端口网络是对称网络时，则
Y11 Y22
只有两个参数是独立的
例9-2 求图9-2-4所示二端口的Y 参数。
图 9-2-4
解：1.把端口2- 2‘ 短路, 则
U Y Y I 1 1 a b
则 H 11 H 22 H 12 H 21 1 ，只有两个参数是独立的。
在晶体管电路中， H 11 为晶体管的输入电阻；H 12 为
晶体管的内部电压反馈系数（反向电压传输比）；
H 21为晶体管的电流放大倍数（电流增益）； H
22
为晶体
管的输出导纳。
例9-3：求图9-2-5所示晶体管等效电路的H 参数
H参数也只与二端口网络的内部结构、元件参数及电源频率有关
H参数的确定可通过输入端开路、输出端短
路测量或计算得出
H 11
U 1 I
1
,
0 U 2
H11是输出端短路时，输入端的输入阻抗
H 21
H 12
I 2 I
H21是输出端短路时，输出端电流与输入端电流之比
0 1 U 2
· U U 1 6 1 1 I1 (1 )U1 U1 R1 R2 R3 23 5 · U 3 3 1 U2 R3 U1 U1 R 2 R3 23 5
Z 11
U 1 I
0 1 I 2
· U1 6 · U1
5 ， 6
上述四个参数中有三个是独立的，如果网络对称 所以
Z 11 Z 22
Y11 Y22
( Z in ) 0 ( Z ou t ) 0
(Zin ) ( Z out )
即，满足对称条件的无源线性二端口网络，只有两个独立参数。
例9-5 电路如图9-2-7所示，
已知 Z1 200Ω ， Z 2 300Ω ，Z 3 400Ω ，试求该 电路的实验参数
所以
H11 Rbe
H12 Rce
9.2.4 二端口网络的传输参数方程及T参数
T方程
与电流I 作为已知量， 是一组以二端口网络的 输出端电压U 2 2 与I 作为未知量的方程 输入端电压U
1 1
AU BI U 1 2 2 DI I C U 2 2 1
即Y参数为
Y11 Ya Yc Y12 Y 22
Y21 Yc Y b Yc
由此解出∏形等效电路中的导纳为
Ya Y11 Y12
Yb Y22 Y21 Yc Y12 Y21
9.4 二端口网络的阻抗和传输函数
研究二端口网络接上电源和负载后的一些特 性
· U 1 1 2 U1 R1 U 2 U2 R1 R 2 1 2 3
Z 12
U 1 I
0 2 I 1
1 · U2 1 3 · 2 2 U2 3
Z 22
U 2 I
0 2 I 1
U2 3 · Ω 2 2 U2 3
·
1
0, U 2
·
U B 1 I 2
Z
0, U 2
由此可见，AD-BC=1，且A=D，所以该二端口网络是对称网络
9.2.5 实验参数
对无源线性二端口网络，用网络的阻抗作为 网络参数
( Z in )
U 1
· I 2 I2 0,
， ( Z in ) 是输出端开路时的输入阻抗；
二端口网络的等效电路
9.3.1 T形等效电路
图 9-3-1(a)
T形等效电路与参数的关系
由图9-3-1(a)的T形电路列KVL方程，得
· · (Z a Z c ) I 1 Z c I 2 · · · U 2 Z c I 1 (Z b Z c ) I 2 · U1
图 9-2-5
解:
R I U 1 be 1 1 I U I 2 2 1 R ce
可改为
R I U 1 be 1 1 U I I 1 2 2 R be
H I H U U 1 11 1 12 2 H U I H I 21 1 22 2 2
即Z参数为
Z 11 Z a Z c Z 12 Z 21 Z c Z 22 Z b Z c
由此解出T形等效电路中的阻抗为
Z a Z 11 Z 12 Z b Z 22 Z 21 Z c Z 12 Z 21
当一个二端口网络的Z参数已知，即可由上式求出
5
Z 21
U 2 I
0 1 I 2
3 · U1 1 5 · ， 6 2 U1 5
· I 1 等于零，由图
令二端口网络的输入端口开路，则 9-2-2可得
· U U 1 1 2 2 2 I2 ( )U 2 U 2 R3 R2 R1 3 2 1 3
输入端短路时的输出阻抗为 Z1 Z 3 200 400 ( Z ou t ) 0 Z 2 (300 ) 433.3 Z1 Z 3 200 400 输入端开路时的输出阻抗为
(Z ou t ) Z 2 Z 3 (300 400) 700
9.3
例9-4：求图9-2-6所示二端口网络的T参数
图 9-2-6
解:
1.把端口2- 2/开路, 则 I 2 0 可得
·
U A 1 U 2
1
0, I 2
I C 1 U 2
0
0, I 2
2.把端口2-2/ 短路，则 可得
I D 1 I 2
U2 0
( Z out ) 0 是输入端短路时的输出阻抗。
实验参数与网络的Z参数、Y参数和T参数之 间的关系为 A
( Z in ) Z 11 D ( Z ou t ) Z 22 C 1 B ( Z ou t ) 0 Y22 A C 1 B ( Z in ) 0 Y11 C
0, 2 I 2
D是输出端短路时，输入电流与输出电流之比
0, 2 U 2
在确定T参数时，必须输出端开路一次和短路 一次，不同的网络，T参数不同但是方程的形 式相同。 当二端口网络是互易网络时，AD-BC=1，有
三个参数是独立的；如果二端口网络是对称
网络时，则A=D，只有两个参数是独立的。
该网络的T形等效电路
9.3.2 ∏形等效电路
推出∏形等效电路与Y参数的关系
图 9-3-1(b)
由图9-3-1(b) ∏形电路的结点1和2列KCL方程，得
· · · · · Ya U 1 Yc (U 1 U 2 ) (Ya Yc ) U 1 Yc U 2 · · · · · · I 2 Yb U 2 Yc (U 2 U 1 ) Yc U 1 (Yb Yc ) U 2 · I1
,
Y11是输出端短路时，输入端的输入导纳
0 1 U 2
I Y21 2 U 1
,
0 U 2
Y21是输出端短路时，输出端对输入端的转移导纳
I Y12 1 U
,
Y12是输入端短路时，输入端对输出端的转移导纳
0 2 U 1
Y22
I 2 U
,
Y22是输入端短路时，输出端的输入导纳
图 9-2-7
解：由图9-2-7，可得输出端短路时的输入阻抗为
Z 2 Z3 300 400 ( Z in ) 0 Z1 (200 ) 371.4 Z 2 Z3 300 400
输出端开路时的输入阻抗为
( Z in ) Z 1 Z 3 (200 400) 600
Y - I2 U 1 b
2.把端口1-1/ 短路，则
U Y Y I 2 2 c b
I Y11 1 U 1 I2 Y21 U 1
0 U 2
Ya Yb
0 U 2
-Yb
I Y22 2 U2
0 U 1
Yc Yb
U Y -I 1 2 b
互易性 -----由线性无源元件构成的二端口网络的特性 即：
Z12 Z 21
由上例可看出此性质。 对称的二端口网络 条件：Z 11 Z 22
对称二端口网络的特性：
输入端与输出端可以互换使用，对外电路无任何影响
9.2.2 二端口网络的Y方程和Y参数
和U 表征电流I 和I 的方程 方程是一组以二端口网 络的电压U 1 2 1 2
Z11Z12 Z 21Z 22具有阻抗性质，称“阻 抗参数”或 Z参数