微波技术课件第四章
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微波技术原理 第4章 微波网络基础
若已知归一化阻抗矩阵，就可求出散射矩阵。 反之，若知道散射矩阵，也可求出归一化阻抗矩阵。
7. 互易网络和无损网络的散射矩阵的性质
根据广义散射矩阵的定义得到：
(1) 互易网络的 [z]为对称矩阵，即 [z ]=[z ]T 。 可见，互易网络的散射矩阵是对称矩阵 [S]=[S]T 。
(2) 无损网络各端口的总输入能量等于总输出能量。
第4章 微波网络基础
微波系统中除了传输线外，还有各种各样的微波 元件或接头等非均匀区域。因为这些非均匀区域的形 状不规则，在其中的微波传输规律很复杂。因此，要 想通过求解麦克斯韦方程组得出其中的传输规律是不 可能的。
实际上，我们并不需要知道微波在其中的传输规 律，而只需知道这些非均匀区与外电路连接的端口特 性。所以通常将其等效为一个网络，称为微波网络。
微波网络的端口及其参考面举例
对于单模传输系统，微波网络的端口数 = 被等效区 域与外电路的接口数目 = 参考面的数目。
§4.3 微波网络的端口特性参量
1. 阻抗矩阵和导纳矩阵
V
2
I-2
V+2 I+2
I-3 V-3 I+3 V+3
I+1
V+1
I-1
V-1
I-N
I+N
V-N
V+N
2. 微波网络的互易性
从无耗网络的各个端口输入的总能量为 0。
互易网络的阻抗矩阵是对称的，因此，既互易又
无耗的网络满足：
（实部为0）
这说明，互易无耗网络的阻抗矩阵元为纯电抗。
例1 求下图的两端口网络的Z参量
ZA
ZB
端口1，V1
ZC
V2，端口2
根据定义：
7. 互易网络和无损网络的散射矩阵的性质
根据广义散射矩阵的定义得到：
(1) 互易网络的 [z]为对称矩阵，即 [z ]=[z ]T 。 可见，互易网络的散射矩阵是对称矩阵 [S]=[S]T 。
(2) 无损网络各端口的总输入能量等于总输出能量。
第4章 微波网络基础
微波系统中除了传输线外，还有各种各样的微波 元件或接头等非均匀区域。因为这些非均匀区域的形 状不规则，在其中的微波传输规律很复杂。因此，要 想通过求解麦克斯韦方程组得出其中的传输规律是不 可能的。
实际上，我们并不需要知道微波在其中的传输规 律，而只需知道这些非均匀区与外电路连接的端口特 性。所以通常将其等效为一个网络，称为微波网络。
微波网络的端口及其参考面举例
对于单模传输系统，微波网络的端口数 = 被等效区 域与外电路的接口数目 = 参考面的数目。
§4.3 微波网络的端口特性参量
1. 阻抗矩阵和导纳矩阵
V
2
I-2
V+2 I+2
I-3 V-3 I+3 V+3
I+1
V+1
I-1
V-1
I-N
I+N
V-N
V+N
2. 微波网络的互易性
从无耗网络的各个端口输入的总能量为 0。
互易网络的阻抗矩阵是对称的，因此，既互易又
无耗的网络满足：
（实部为0）
这说明，互易无耗网络的阻抗矩阵元为纯电抗。
例1 求下图的两端口网络的Z参量
ZA
ZB
端口1，V1
ZC
V2，端口2
根据定义：
第4章 微波收发技术--噪声和接收机灵敏度(本)
有耗二端口网络的噪声系数
• 我们将有耗二端口网络视为无源有耗器件，如衰减 器、有耗传输线等 • 用损耗因子L来表示，GA=1/L
T FL T0
• 室温下 F=L
级联系统中的噪声系数(1)
G1,F1,Bn G2,F2,Bn
• (F1，G1)为第一级放大器的噪声系数和增益 • (F2，G2)为第二级放大器的噪声系数和增益 • F0为级联后的系统噪声系数
3. 根据调制方式和传输速率确定等效噪声带宽
fb B fb (1 ) log 2 M
4. 根据灵敏度的计算公式即可确定在某噪声系数下 的收信门限电平
计算收信门限电平的例题(1)
• 某通信系统的调制方式为64QAM调制，经相 干解调，BER与归一化信噪比的关系为
BER64 QAM 1Eb 7 erfc 24 7 N0
F0 3.94dB(2.48)
F0 2.04dB(1.67)
• 应合理地分配各级电路的噪声系数和增益 • 在一定条件下,系统的噪声系数只取决于系 统的第1级电路的噪声系数
计算接收机的总噪声系数
IL=2dB
G=20dB NF=2dB
CL=7dB
G=30dB NF=6dB
主要内容
基本知识：微波工程常用单位 和表示方法 无线系统体系构架 系统的非线性和补偿措施 系统的噪声和噪声系数 系统的灵敏度和动态范围 微波收发系统的实现 微波收发系统中的频率源技术 设计实例
• 意义： 信号通过二端口网络(放大器)后，由于器件本 身产生噪声，使信噪比变坏，使信噪比下降的 倍数就是该器件的噪声系数。
噪声系数的定义2
• 输出端的噪声可分为两部分 – 由进入系统的外部噪声造成的 NinGa – 系统的内部附加噪声 Na – Pn=Na+NinGa
电磁场与微波技术第4章1-2传输线理论.ppt
z
A2e z
I
I
z
§1.1 传输线方程
c)电压、电流的定解
始端
终端
上面两个解中的两项分别代表向+z方向和-z方向传播的电 磁波，+z方向的为入射波，-z方向的为反射波。
式中的积分常数由传输线的边界条件确定。
三种边界条件： • 已知终端电压VL和电流IL； • 已知始端的电压V0和电流I0； • 已知电源电动势EG、电源阻抗ZG 与负载阻抗ZL。
EG I0ZG V (z)
ILZL
I (z)
A1e z
1 Z0
A1e
联立求解，可得：
A2e z z A2e z
A1
EG Z0 Z G Z 0 1 G L e 2l
A2
EG Z 0L e 2l Z G Z 0 1 G L e 2l
§1.1 传输线方程
代入式中，并令d = l - z，则解为：
l
而传输线的长度一般都在几米甚至是几十米之长。 因此在传输线上的等效电压和等效电流是沿线变化的。 ——→与低频状态完全不同。
§1.1 传输线方程
传输线理论 长线理论
传输线是以TEM导模方式传 输电磁波能量。
其截面尺寸远小于线的长度， 而其轴向尺寸远比工作波长大 时，此时线上电压只沿传输线 方向变化。
Gl v(z,t) Cl
v( z, t ) t
代入传输线方程，消 去时间因子，可得：
dV z dz
dI z dz
Rl I z j Ll I z GlV z j ClV z
§1.1 传输线方程
整理，可得复有效值的均匀传输线方程：
dV z dz
dI z dz
即
(Rl j Ll )I z Zl I z
微波技术基础 第四章 单端口、两端口波导元件
微波技术基础第四章单端口、两端口波导元件U n R e g i s t e r e d微波的理论与技术应用到实际的问题中微波系统和微波工程的设计各种元件的特性、功能UnRegistered本章从常用的最简单的微波元件—单端口，两端口波导元件入手，开始介绍各种常用微波元件，包括其基本结构、工作原理和特点，以建立起微波元件的概念和常识，为微波系统和微波工程的设计和应用奠定基础。
主要内容：l 微波元件的功能、几种简单不均匀性场的电抗性质；l 重点讲解了阻抗匹配器的设计特别对二项式及切比雪夫阻抗变换器的特性进行了重点介绍；l 简单介绍了匹配负载、短路活塞及波型变换器相关内容。
U n R e g i s t e r e d1、微波系统的特点微波系统微波元件和器件对于波导传输系统而言，组成波导系统的微波元件则称为波导元件.波导元件,同轴元件，微带元件，鳍线元件U n R e g i s t e r e d(1)微波元件的功能：对微波信号或微波功率进行传输和各种变换。
(2)微波元件分类：ü按传输线类型可以分为波导型、同轴型、微带线型等；ü按功能可分为连接元件、终端元件、匹配元件、衰减与移相元件、阻抗变换元件、波形变换元件、功率分配元件、环行元件、滤波元件等等；ü按变换性质可分为线性互易元件、线性非互易元件、非线性元件；ü按元件端口多少又可分为一端口元件、二端口元件、三端口元件、四端口元件等等2、微波元件的功能与分类U n R e g i s t e r e d（a ）线性互易元件，满足线性变换和互易原理，元件的入口与出口端可以互换而不会产生性能的改变。
常用的线性互易元件比如各种连接波导、衰减器、移相器、功率分配器、定向耦合器、阻抗变换器等（b ）线性非互易元件，当元件中引入有各向异性媒质如铁氧体时，元件虽然仍工作在线性变换范围，但已不具有互易性。
常见的如隔离器，铁氧体环行器等就属于这类元件。
第4章--微波谐振腔
QL1 Q01 Qe1
QL
Q0 Qe Q0 Qe
Q0
1 Q0
Qe
第四章 微波谐振腔
二、谐振腔的电磁能量关系及功耗
微波谐振腔中电磁能量关系和集总参数LC 谐振回路中能
量关系有许多相似之处，如图。
第四章 微波谐振腔
但微波谐振器和LC谐振回路也有许多不同之处。 1.LC谐振回路的电场能量集中在电容器中，磁场能量集
3.讨论
1）多模性。m、n、q的不同组合导致多种不同场分布的
谐振模式，记为TE mnq和TM mnq，其中下标m、n和q分
别表示场分量沿波导宽壁、窄壁和腔长度方向上分布的驻 波数。
2）单模谐振。矩形波导中可单模传输TE10,故矩形腔只可 能单模谐振TE10q中之一种。
第四章 微波谐振腔
单模传输TE10条件
(f0D)2的坐标系内，则可得到一系列的
直线，这些直线构成了右图所示的模
式图。即使同一个腔长，对于不同的
模式都会同时谐振于同一个频率上，
这就是圆柱腔存在的干扰模问题。
精品课件！
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第四章 微波谐振腔
为了使谐振腔正常工作，就必须合理选择工作方框，使工 作方框内不出现或少出现不需要的干扰模式。工作方框是以
1、 TM010模
圆波导TM01模的截止波长c = 2.62R和p = 0
圆柱腔TM010模的谐振波长0的计算公式为0 TM010 2.62R
2、TE111模
圆柱腔TE111模的谐振波长0的计算公式
为3、TE011模
0 TE111
1
1 3.41R
2
1 2l
2
圆柱腔TE011模的谐
振波长0的计算公式
2）谐振具有多模性
电磁场课件-第四章微波谐振器
选择合适的材料
根据设计目标，选择合适的介 质材料和导电材料。
确定几何参数
根据理论计算和仿真优化，确 定微波谐振器的几何参数，如
长度、宽度、高度等。
仿真优化
利用电磁仿真软件进行性能仿 真和优化，确保设计满足要求
。
设计实例分析
矩形谐振腔设计
分析矩形谐振腔的频率特 性、品质因数等性能参数， 以及影响因素。
01
采用适当的表面处理技术提高附着力。
尺寸精度问题
02
采用高精度的加工设备提高尺寸精度。
电磁泄露问题
03
采用适当的电磁屏蔽措施减小电磁泄露。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
微波谐振器在测量仪器和设备中也有广泛应用，如微 波频谱分析仪、网络分析仪等。
微波谐振器在这些仪器和设备中起到关键作用，提供 高精度和高稳定性的测量结果，为电子设备和系统的 研发、生产和维护提供支持。
05
微波谐振器的设计
设计方法与步骤
01
02
03
04
确定设计目标
明确微波谐振器的性能要求， 如频质因数和较宽的带宽，适用于 宽带通信和信号处理等应用。
金属谐振器的主要缺点是体积 较大，不易集成，且容易受到 温度和环境的影响。
介质覆盖金属谐振器
介质覆盖金属谐振器是利用金属 材料作为导磁体，电介质材料作 为覆盖层，在高频磁场和电场共 同作用下产生谐振的微波器件。
介质覆盖金属谐振器通常具有较 高的品质因数和较稳定的谐振频 率，适用于窄带通信和频率合成
02
在微波系统中，微波谐振器能够 提供稳定的振荡频率，实现信号 的传输、处理和放大等功能。
微波谐振器的基本概念
微波谐振器是一种能够存储微波能量的器件，通常由电感和电容组成的回路构成。
第4章 微波收发技术--噪声和接收机灵敏度(本)
– 系统的内部附加噪声
Na
– Pn=Na+NinGa
NF N a N inG a N inGa
N a kT 0 BnG a kT 0 B nG a
Noise (in)
Na
Noise (in) x Gain [N in G]
Gain 20dB NF 10dB
To= 290K
Nin at 290K
而
Po,min No
SNRo,min是所要求的最低输出信噪比，因
此灵敏度为Pin,min=kB[Ta+(F-1) T0](SNR)o,min
灵敏度的定量表达式(3)
灵敏度用dB表示
P i,n m(d in ) B 1 m l0 o k T g a F 1 T 0 ( d B /H ) m 1 z l0 o B )g(
级联系统中的噪声系数(2)
G1,F1,Bn
G2,F2,Bn
kT0Bn
N a2(F 21)k0T B nG 2
Na2
总附加功率
Na1
Na1G2
总噪声功率
kT0Bn
kT0BnG1
kT0BnG1G2
Nou t k0T BnF1G2 N a1(F 11)k0T B nG 1
级联系统中的噪声系数(3)
Nou t k0T BnF1G2 N ou N ta 2 N a 1 G 2 k0 B T n G 1 G 2 N a2(F 21)k0T B nG 2
F
F1
F2 1 G1
N a1(F 11)k0T B nG 1
对N级级联系统 FF 1F G 2 11G F 3 1 G 2 1 ...G .1 G F .2 N .. G .1 N . 1
微波技术微波技术第四章2课件
I1
I2
即
[V ] [Z][I ]
Z01 V1
[Z]
V2
Z02
式中,
[V
]
V1 V2
、
[
I
]
I1 I 2
T1
T2
分 别 为 电 压、电 流 单 列 矩 阵；
[Z
]
Z11 Z 21
Z12 Z 22
为阻抗矩阵,
其元素Z11、Z12
、Z21、Z22称为Z
参量,
表征网络的特性，仅由网络所确定，而与所加的电压和电流无关。
二、导纳参量
1. 归一化导纳参量
I1 I2
YY1211
Y12 Y22
VV12
I1
I2
V1
Y
V2
T1
T2
简记为
[I ] [Y ][V ]
(4 55)
式中
[Y ] YY1211
Y12 Y22
称为双口网络的归一化导纳矩阵。
归一化与非归一化导纳参量之间的关系为
(4 58)
Yi j Yi j Y0iY0 j Yi j Z0iZ0 j (i , j 1, 2) 式中，Y0i、 Y0j分别为i、j 口的特性导纳。
[Y ] 与[Z ] 互为逆矩阵： [Y ]1 [Z ] , 或 [Z ]1 [Y ]
(4 60) (4 48)
2. [Y ] 与 [S]的换算关系 (适用于n 端口网络)
[Y ] [I] [S] [I] [S ] 1
[Y ] [Z ]1 [I][S][I][S ] 1 1 [I][S][I][S ] 1
在网络分析中，为使理论分析具有普遍性，常在归一化情况下
讨论各参量。
各端口上的等效电压、等效电流与归一化的等效电压、等效
I2
即
[V ] [Z][I ]
Z01 V1
[Z]
V2
Z02
式中,
[V
]
V1 V2
、
[
I
]
I1 I 2
T1
T2
分 别 为 电 压、电 流 单 列 矩 阵；
[Z
]
Z11 Z 21
Z12 Z 22
为阻抗矩阵,
其元素Z11、Z12
、Z21、Z22称为Z
参量,
表征网络的特性，仅由网络所确定，而与所加的电压和电流无关。
二、导纳参量
1. 归一化导纳参量
I1 I2
YY1211
Y12 Y22
VV12
I1
I2
V1
Y
V2
T1
T2
简记为
[I ] [Y ][V ]
(4 55)
式中
[Y ] YY1211
Y12 Y22
称为双口网络的归一化导纳矩阵。
归一化与非归一化导纳参量之间的关系为
(4 58)
Yi j Yi j Y0iY0 j Yi j Z0iZ0 j (i , j 1, 2) 式中，Y0i、 Y0j分别为i、j 口的特性导纳。
[Y ] 与[Z ] 互为逆矩阵： [Y ]1 [Z ] , 或 [Z ]1 [Y ]
(4 60) (4 48)
2. [Y ] 与 [S]的换算关系 (适用于n 端口网络)
[Y ] [I] [S] [I] [S ] 1
[Y ] [Z ]1 [I][S][I][S ] 1 1 [I][S][I][S ] 1
在网络分析中，为使理论分析具有普遍性，常在归一化情况下
讨论各参量。
各端口上的等效电压、等效电流与归一化的等效电压、等效
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法处理，称之为微波网络方法 。
• 分类：
分类方法
类型
按端口数量分 一口网络、二口网络、多口网络
按几何对称性分 按物理对称性分 按功率损耗分 按变换类型分
对称网络、非对称网络 互易网络、非互易网络
无耗网络、有耗网络 线性网络、非线性网络
可编辑ppt
2
4.1.1 概述
2. 微波网络的特点
（1）必须针对确定的模式。
2. 微波网络的特点 表4-1-2 分析微波网络时的一些基本关系式
序号 1 2
非归一化形式
Ui UiUi
Ii Ii Ii
归一化形式
Ui UiUiU Zi0i
Ui Z0i
IiIiIiIi Z 0 iIi Z 0 i
3
Z0i Ui Ii
Ui Ii ai
4
Z0i Ui Ii
5
Pi 12Ui Ii *
6
2 AD BC
ABC D 2
AB
D A
C
B
D
C
A B C D
可编辑ppt
12
4.1.3 二口网络参量的应用
1. 基本单元电路的A参量
名称 串联 阻抗
并联 导纳
理想 变压器
传输 线段
等效电路
Z
Z01
Z02
T1
T2
Y01 Y
Y02
T1
T2
n:1
Z01
Z02
T1
T2
θ
Z01 Z0 Z02
[Z]
[Y]
[S]
I2 a2 b2 U2 Z02
A
a c
b
d
（1）归一化转移参量
T1
T2
图4-1-1 二口网络及端口的电压、电流
U1 AU2 BI2 I1 CU2 DI2
ACA
B D
a c
Z02 Z01
Z01Z02
b
Z01Z02
d
Z01
Z02
可编辑ppt
5
4.1.2 二口网络的网络参量
（2）转移参量的物理意义
a U 1 ——表示端口2开路时，端口2至端口1的
U 2 I20
电压转移系数
b U 1 ——表示端口2短路时，端口2至端口1的转移阻抗。
I 2 U20
c I1
——表示端口2开路时，端口2至端口1的转移导纳。
U 2 I20
d I1
——表示端口2短路时，端口2至端口1的
S
S11 S21
S12
S22
S11
b1 a1
a2 0
——表示端口2接匹配负载时，端口1处的反射系数。
S 22
b2 a2
a1 0
——表示端口1接匹配负载时，端口2处的反射系数。
S12
b1 a2
a1 0
——表示端口1接匹配负载时，端口2至端口1的 电压传输系数。
S 21
b2 a1
a2 0
——表示端口2接匹配负载时，端口1至端口2的 电压传输系数 。
10
4.1.2 二口网络的网络参量
3. 阻抗参量（Z参量）和导纳参量（Y参量）
UU12
Z11I1 Z12I2 Z21I1 Z22I2
Z
Z11 Z21
Z12
Z22
II12
Y11U1 Y12U2 Y21U1 Y22U2
Y
Y11 Y21
Y12
Y22
可编辑ppt
11
4.1.2 二口网络的网络参量
b U1
Z
I2 U2 0
d I1
1
I 2 U2 0
可编辑ppt
7
4.1.2 二口网络的网络参量
（3）转移参量的性质
若网络对称，有 a=d。 若网络互易，由ad-bc=1。 若网络无耗，有a、d为实数，b、c为纯虚数。
（4）转移参量的传递性
U1
I1
A1
U2 I2
U2 I2
I2 U20
电流转移系数。
可编辑ppt
6
4.1.2 二口网络的网络参量
例4-1-1：串联阻抗单元电 I1
Z
I2
路如图所示，推导该单元电 路的A矩阵。
U1
U2
解：端口2开路时 U1 U2 I2 0
T1
T2
图4-1-2 串联阻抗单元电路
a U1 1 U 2 I20
c I1
0
U 2 I2 0
端口2短路时 U1 ZI1 I1 I2
T1
T2
A
1 Z
0
1
1 0
Y
1
n 0
0
1 n
cos jZ0 sin
j
1 Z0
sin
cos
可编辑ppt
A
Z 02 Z 01
0
Z
Z 01 Z 02
Z 01
Z 02
Y 01 Y 02
Y Y 01 Y 02
0
Y 02 Y 01
n
Z 02 Z 01
4. 网络参量之间的变换
（1）Z参量与A参量的关系
Z ZZ1211
a
Z12 Z22
1c
c
adbc
c d
c
（2）Y参量与A参量的关系
d adbc
Y YY1211 YY1222b1
b a
b
b
（3）S参量与归一化A参量的关系
S 11 S 12 S 21 S 22
A D B C
ABC D
（2）必须针对确定的参考面。只有参考面确定，对应 的网络参量才能确定。
（3）端口的电压、电流宜用归一化值。
Ui
Ui Z 0i
Ii Ii Z0i
进波：
U
i
I
i
归一化进波：U
i
I
i
Ui Ii
ai
出波：
U
i
I
i
归一化出波：U
i
I
i
可编辑ppt
Ui Ii 电压：b i
3
4.1.1 概述
可编辑ppt
9
4.1.2 二口网络的网络参量
– 性质
若网络对称，有 S11S22 若网络互易，有 S12S21 若网络无耗，有 STS* I
S 11 2 S 21 2
S
11
S
* 12
S
21
S
* 22
S 12
S
* 11
S
22
S
* 21
1
0 0
S 12 2 S 22 2 1
可编辑ppt
Pi 12Ui Ii *
Ui Ii bi
P i1 2U iU i*1 2IiIi1 2a ia i*
P i1 2U iU i*1 2IiIi*1 2b ib i*
可编辑ppt
4
4.1.2 二口网络的网络参量
1. 转移参量（A参量）
U I11caUU22dbII22
b1 a1 I1 Z01 U1
第4章 无源微波器件
4.1 微波网络基础 4.2 匹配元件和连接元件
4.3 分路元件 4.4 定向耦合器 4.5 三分贝电桥 4.6 微波衰减器和滤波器 4.7 微波铁氧体器件
可编辑ppt
1
4.1 微波网络基础
4.1.1 概述
1. 微波网络的概念与分类
• 概念：为避开微波器件的内部场结构，将其视为具 有几个端口的微波网络，再用类似于低频网络的方
A2
U3 I3
I1 U1
I2 -I2
I3
A1
U2
A2
U3
U I11AUI33A1A2UI33
T1
T2
T3
图4-1-3 二口网络的级联
AA1A2
AA1A2An
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8
4.1.2 二口网络的网络参量
2. 散射参量（S参量）
–
定义：bb12
S11a1 S12a2 S21a1 S22a2
– 物理意义：
• 分类：
分类方法
类型
按端口数量分 一口网络、二口网络、多口网络
按几何对称性分 按物理对称性分 按功率损耗分 按变换类型分
对称网络、非对称网络 互易网络、非互易网络
无耗网络、有耗网络 线性网络、非线性网络
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2
4.1.1 概述
2. 微波网络的特点
（1）必须针对确定的模式。
2. 微波网络的特点 表4-1-2 分析微波网络时的一些基本关系式
序号 1 2
非归一化形式
Ui UiUi
Ii Ii Ii
归一化形式
Ui UiUiU Zi0i
Ui Z0i
IiIiIiIi Z 0 iIi Z 0 i
3
Z0i Ui Ii
Ui Ii ai
4
Z0i Ui Ii
5
Pi 12Ui Ii *
6
2 AD BC
ABC D 2
AB
D A
C
B
D
C
A B C D
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12
4.1.3 二口网络参量的应用
1. 基本单元电路的A参量
名称 串联 阻抗
并联 导纳
理想 变压器
传输 线段
等效电路
Z
Z01
Z02
T1
T2
Y01 Y
Y02
T1
T2
n:1
Z01
Z02
T1
T2
θ
Z01 Z0 Z02
[Z]
[Y]
[S]
I2 a2 b2 U2 Z02
A
a c
b
d
（1）归一化转移参量
T1
T2
图4-1-1 二口网络及端口的电压、电流
U1 AU2 BI2 I1 CU2 DI2
ACA
B D
a c
Z02 Z01
Z01Z02
b
Z01Z02
d
Z01
Z02
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5
4.1.2 二口网络的网络参量
（2）转移参量的物理意义
a U 1 ——表示端口2开路时，端口2至端口1的
U 2 I20
电压转移系数
b U 1 ——表示端口2短路时，端口2至端口1的转移阻抗。
I 2 U20
c I1
——表示端口2开路时，端口2至端口1的转移导纳。
U 2 I20
d I1
——表示端口2短路时，端口2至端口1的
S
S11 S21
S12
S22
S11
b1 a1
a2 0
——表示端口2接匹配负载时，端口1处的反射系数。
S 22
b2 a2
a1 0
——表示端口1接匹配负载时，端口2处的反射系数。
S12
b1 a2
a1 0
——表示端口1接匹配负载时，端口2至端口1的 电压传输系数。
S 21
b2 a1
a2 0
——表示端口2接匹配负载时，端口1至端口2的 电压传输系数 。
10
4.1.2 二口网络的网络参量
3. 阻抗参量（Z参量）和导纳参量（Y参量）
UU12
Z11I1 Z12I2 Z21I1 Z22I2
Z
Z11 Z21
Z12
Z22
II12
Y11U1 Y12U2 Y21U1 Y22U2
Y
Y11 Y21
Y12
Y22
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11
4.1.2 二口网络的网络参量
b U1
Z
I2 U2 0
d I1
1
I 2 U2 0
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7
4.1.2 二口网络的网络参量
（3）转移参量的性质
若网络对称，有 a=d。 若网络互易，由ad-bc=1。 若网络无耗，有a、d为实数，b、c为纯虚数。
（4）转移参量的传递性
U1
I1
A1
U2 I2
U2 I2
I2 U20
电流转移系数。
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6
4.1.2 二口网络的网络参量
例4-1-1：串联阻抗单元电 I1
Z
I2
路如图所示，推导该单元电 路的A矩阵。
U1
U2
解：端口2开路时 U1 U2 I2 0
T1
T2
图4-1-2 串联阻抗单元电路
a U1 1 U 2 I20
c I1
0
U 2 I2 0
端口2短路时 U1 ZI1 I1 I2
T1
T2
A
1 Z
0
1
1 0
Y
1
n 0
0
1 n
cos jZ0 sin
j
1 Z0
sin
cos
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A
Z 02 Z 01
0
Z
Z 01 Z 02
Z 01
Z 02
Y 01 Y 02
Y Y 01 Y 02
0
Y 02 Y 01
n
Z 02 Z 01
4. 网络参量之间的变换
（1）Z参量与A参量的关系
Z ZZ1211
a
Z12 Z22
1c
c
adbc
c d
c
（2）Y参量与A参量的关系
d adbc
Y YY1211 YY1222b1
b a
b
b
（3）S参量与归一化A参量的关系
S 11 S 12 S 21 S 22
A D B C
ABC D
（2）必须针对确定的参考面。只有参考面确定，对应 的网络参量才能确定。
（3）端口的电压、电流宜用归一化值。
Ui
Ui Z 0i
Ii Ii Z0i
进波：
U
i
I
i
归一化进波：U
i
I
i
Ui Ii
ai
出波：
U
i
I
i
归一化出波：U
i
I
i
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Ui Ii 电压：b i
3
4.1.1 概述
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9
4.1.2 二口网络的网络参量
– 性质
若网络对称，有 S11S22 若网络互易，有 S12S21 若网络无耗，有 STS* I
S 11 2 S 21 2
S
11
S
* 12
S
21
S
* 22
S 12
S
* 11
S
22
S
* 21
1
0 0
S 12 2 S 22 2 1
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Pi 12Ui Ii *
Ui Ii bi
P i1 2U iU i*1 2IiIi1 2a ia i*
P i1 2U iU i*1 2IiIi*1 2b ib i*
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4
4.1.2 二口网络的网络参量
1. 转移参量（A参量）
U I11caUU22dbII22
b1 a1 I1 Z01 U1
第4章 无源微波器件
4.1 微波网络基础 4.2 匹配元件和连接元件
4.3 分路元件 4.4 定向耦合器 4.5 三分贝电桥 4.6 微波衰减器和滤波器 4.7 微波铁氧体器件
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1
4.1 微波网络基础
4.1.1 概述
1. 微波网络的概念与分类
• 概念：为避开微波器件的内部场结构，将其视为具 有几个端口的微波网络，再用类似于低频网络的方
A2
U3 I3
I1 U1
I2 -I2
I3
A1
U2
A2
U3
U I11AUI33A1A2UI33
T1
T2
T3
图4-1-3 二口网络的级联
AA1A2
AA1A2An
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4.1.2 二口网络的网络参量
2. 散射参量（S参量）
–
定义：bb12
S11a1 S12a2 S21a1 S22a2
– 物理意义：