電路分析第11章：二端口網(wǎng)絡(luò)

第11章二端口網(wǎng)絡(luò)

11.1二端口網(wǎng)絡(luò)11.2二端口網(wǎng)絡(luò)的方程與參數(shù)11.3二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路11.4二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗11.5二端口網(wǎng)絡(luò)的連接11.1二端口網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)分析中常常遇到的問題是要求網(wǎng)絡(luò)中某一條支路的電壓或電流，這時可將該支路從網(wǎng)絡(luò)中抽出，而將網(wǎng)絡(luò)的其余部分視為一個二端網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用戴維南定理或諾頓定理可將該二端網(wǎng)絡(luò)用它的戴維南等效電路或諾頓等效電路等效，從而把原電路簡化為一個單回路電路或單節(jié)偶電路，從中可很方便地求出所要求的支路電壓或電流。根據(jù)基爾霍夫電流定律上述二端網(wǎng)絡(luò)中，從一個端子流入的電流一定等于從另一個端子流出的電流，故稱這兩個端子構(gòu)成了一個端口。因此，二端網(wǎng)絡(luò)又可稱為單端口網(wǎng)絡(luò)。

變壓器、濾波器、放大器等電路是網(wǎng)絡(luò)分析中經(jīng)常遇到的一些電路，它們均可用圖11-1所示的具有四個端子的網(wǎng)絡(luò)表示。一般情況下，這些電路在網(wǎng)絡(luò)中用于完成信號或能量傳輸?shù)墓δ?，通常?-1′一對端子為輸入端對，

2-2′一對端子為輸出端對。由于外電路從這兩對端子處接入，從任意端對的一個端子流入的電流一定與該端對的另一個端子流出的電流相等，因此這樣的一對端子構(gòu)成一個端口，因此這類網(wǎng)絡(luò)可稱為二端口網(wǎng)絡(luò)。圖11-1二端口網(wǎng)絡(luò)

二端口網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能比較簡單，也可能十分復(fù)雜，但在網(wǎng)絡(luò)分析時，通常關(guān)心的不是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而是端口上的電壓、電流關(guān)系。這種關(guān)系可用一些參數(shù)來表示。這些參數(shù)只取決于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的元件及其連接方式。當(dāng)這些參數(shù)確定了，二端口網(wǎng)絡(luò)端口的電壓、電流關(guān)系也就知道了，利用這些電壓、電流關(guān)系就可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析計算。11.2二端口網(wǎng)絡(luò)的方程與參數(shù)11.2.1Z參數(shù) 由于Z參數(shù)可在輸入或輸出端口開路時確定，因此，Z參數(shù)也稱為開路阻抗參數(shù)。11.2.2Y參數(shù)由于Y參數(shù)可在輸入或輸出端口短路時確定，因此Y參數(shù)也稱為短路導(dǎo)納參數(shù)。11.2.3H參數(shù) 在H參數(shù)中，由于有的參數(shù)的量綱為阻抗、有的為導(dǎo)納、還有的無量綱，因此，這H參數(shù)是一種混合參數(shù)。

11.2.4A參數(shù)

A參數(shù)也屬于混合參數(shù)，但工程上常稱A參數(shù)為(正向)傳輸參數(shù)。11.2.5各種參數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 二端口網(wǎng)絡(luò)的各種參數(shù)是從不同的角度，對同一二端口網(wǎng)絡(luò)外部特性的描述。因此，各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間必然存在內(nèi)在的聯(lián)系，可從一種參數(shù)推算出其他各種參數(shù)（只要參數(shù)是存在的），這種推算不難從參數(shù)的基本方程得出。

確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的常用方法有如下3種： （1）利用二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的物理含義直接求解； （2）利用網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)孔方程、回路方程或節(jié)點方程，消去方程中的非端口變量得到二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)方程，參數(shù)方程的系數(shù)即為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

（3）先求出一種易于求取的二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，利用二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間的變換關(guān)系，通過變換求得所要求的參數(shù)。11.3二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路

等效變換是網(wǎng)絡(luò)分析中最主要的方法之一。從第七章可知：任何復(fù)雜的線性無源單口網(wǎng)絡(luò)的外部特性都可用一個等效阻抗或?qū)Ъ{來表征；同樣地，任何線性無源二端口網(wǎng)絡(luò)的外部特性既然可以用3個參數(shù)確定，那么只要找到一個由3個阻抗或?qū)Ъ{組成的簡單二端口網(wǎng)絡(luò)，

如果這個二端口網(wǎng)絡(luò)與原二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)相同，則這兩個二端口網(wǎng)絡(luò)的外部特性也就完全相同，也即它們是等效的。由3個阻抗或?qū)Ъ{組成的二端口網(wǎng)絡(luò)可能有Τ形網(wǎng)絡(luò)和Π形網(wǎng)絡(luò)兩種形式。11.4二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗

二端口網(wǎng)絡(luò)常用于信號或能量的傳輸，為了使負(fù)載阻抗能獲得盡可能大的有功功率，要求二端口網(wǎng)絡(luò)接電源和負(fù)載后，輸入端口和輸出端口的等效阻抗分別與電源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗匹配。

若有兩個阻抗Zc1和Zc2，使當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)的輸出端口接負(fù)載ZL=Zc2時，輸入端口的等效阻抗Zin=Zc1；當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口接內(nèi)阻ZS=Zc1的電源時，輸出端口的等效阻抗Zout=Zc2，則分別稱Zc1和Zc2為二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出特性阻抗。11.5二端口網(wǎng)絡(luò)的連接

在網(wǎng)絡(luò)分析中，常常將一個復(fù)雜的二端口網(wǎng)絡(luò)看成若干個相對簡單的二端口網(wǎng)絡(luò)按某種方式連接而成。二端口網(wǎng)絡(luò)可按多種不同方式相互連接，主要的連接方式有：級聯(lián)、串聯(lián)和并聯(lián)3種。