1、1,微波网络,二端口网络 网络参量的性质 二端口微波网络的工作特性参量 电压传输系数，插入衰减，工作衰减，插入相移，插入驻波比 二端口网络的等效电路型和T型网络 网络的串联、级联与并联 求解 信号流图 微波测量 三端口网络,2,上次课内容回顾,电压传输系数T 插入衰减Li 工作衰减LA 插入相移 插入驻波比回波损耗,3,二端口网络信号流图,4,信号流图,节点（node）：每一个变量设计为一个节点 对于给定的系统，节点变量的设置是任意的 信号流图不唯一 分支（Branch）：连接两个节点之间的有向线段 每一个分支起始于独立变量而终止于非独立变量 入射波为独立变量，反射波为非独立变量 每一个S参数
2、设计为一个分支 信号在分支上，只能沿箭头单向传递 每一个节点为所有输入分支之和,5,信号流图,两个分支串联后的增益等于两个串联分支增益之积，共用节点可以消去。 (串联法则),6,信号流图,两个分支并联后的增益等于两个并联分支增益之和，节点不变。 (并联法则),如果一个分支起始点和终点为同一个节点，则此节点可以用自环增益代替。(自闭环法则),7,信号流图,只要最终的信号流图包含有分离的(不是自闭环)输入分支和连接到原始节点的输出分支,一个节点就可以剖分成两个分离的节点。 (剖分法则),8,信号流图,负载阻抗的信号流图,9,信号流图,计算,的流程图,10,信号流图,Problem,如下图所示，有一
3、个二端口网络，当端口1接信号源、端口2接反射系数为La的负载时，测得端口1的反射系数为a，端口1到端口2的传输系数为Ta；反之，当端口2接信号源、端口1接反射系数为Lb的负载时，测得端口2的反射系数b，端口2到端口1的传输系数为Tb。试求该二端口网络的散射矩阵S。,微波测量,12,同轴测量,13,在片测量,14,2019/11/24,15,校准方法 SOLT,校准方法 SOLT,TRL校准,17,Thru,18,Reflect,19,Line,20,21,22,23,三端口网络,24,25,（a）功率分配,（b）功率组合,功分器无源微波器件，用于功率分配或功率组合,证明三端口无耗互易网络，即使
4、所有端口均外接匹配元件也是不可能达到各端口匹配 如果所有端口都匹配，则Sii=Sjj=0，如网络是互易的，则,26,如果网络是无损耗的，则由能量守恒原理，要求散射矩阵满足幺正性：,27,如果此三端口网络是非互易的,则SijSji，则所有端口匹配和能量守恒可以满足，这种器件叫做环行器，一般它含有各向异性材料（如铁氧体）以获得非互易性性能。 证明任何匹配的无损耗三端口网络一定是非互易的，如环行器。一种匹配的三端口网络的S矩阵具有下列形式,28,网络无损耗由下列条件之一即可满足这些方程,29,30,（a）顺时针环形器 （b）逆时针环形器,分析：这两者的区别仅在于各端口间功率流的方向，（a）只允许功率
5、流从端口1到端口2，或从端口2到端口3，或从端口3到端口1，而（b）则有相反的功率流方向。,三端口网络,31,2019/11/24,该网络的散射矩阵和对应的信号流图如图所示，可以看出改网络实际上由两个分开的器件组成，一个是匹配的二端口传输线，另一个是完全失配的一端口网络。,在端口1和端口2匹配的互易、无耗三端口网络,习题,从 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。,32,33,四端口网络,34,35,四端（定向耦合器）：任何互易、无耗、匹配的四端口网络是一个定向耦合器。,所有端口都匹配的互易四端口网络的 矩阵形式,利用幺正性和能量守恒条件（10个方程）：让矩阵中的第1行和第2行相乘，第
6、4行和第3行相乘：,同理可得（1*3 4*2）： S12 S34,满足条件的一种途径是：,定向耦合器,36,四端口网络（定向耦合器）,根据幺正矩阵可以得到：,令：,和 是实数， 和 是待定的相位常数,又由于：,（忽略 的整数倍）,37,对称耦合器,选择有振幅 的那些项的相位相等。,则:,38,反对称耦合器,选择有振幅 的那些项的相位相差 。,则：,39,对称和反对称耦合器,注意：这两个耦合器的差别只是在参考平面的选择上。 和 不是独立的，有,40,四端口网络（定向耦合器）,满足条件另一种途径是，假定 和 若选择相位参考点，使 则：,解一：,（定向耦合器的解相同）,解二：,（去耦二端口）,结论：
7、任何互易、无耗、匹配的四端口网络是一个定向耦合器。,41,四端口网络（定向耦合器）,基本运作图示：,定向耦合器的两种常用表示符号和常规功率流向,42,混合网络耦合器,定向耦合器的特殊情况，耦合因数为3dB，则,正交混合网络，当在端口1馈入时在端口2和端口3之间有 相移。是一个对称的耦合器。其 矩阵有下列形式：,魔T混合网络或环形波导（rat-race）混合网络，当在端口4馈入时，端口2和端口3之间有 相差，是一个反对称耦合器的实例。其 矩阵有下列形式。,Problem1,微波电路如图所示。已知四口网络的S矩阵是其端口2、3直接接终端反射系数为 和 的负载，求以端口1、4为端口的二口网络的散射矩阵,43,、,。,，,44,45,Problem2,有一无耗四端口网络，各端口均接以匹配负载，已知其散射参量矩阵为当高频功率从 端口输入时，试问 、 、 端口的输出功率各为多少？若以端口归一化输入电压为基准，求各端口的归一化输出电压。,46,47,48,得各端口归一化输出电压：,由归一化入射波功率和反射波功率的表达式可得：,49,50,下次课内容,矩形波导(12.9) 圆波导(12.16) 同轴线，微带线(12.19) 微波谐振器(12.23) 复习总结和答疑() 期末考试,
