第四章 微波网络基础
归一化阻抗
~ Z
Z
1
Z0 1
故归一化电压和电流的定义为
复功率
U~z Uz

I~z

Z0
Iz
Z0

P

1
U~
z
~ I

z

1
Uz
2
2
Z0
I z Z0
1UzI z
2
第四章 微波网络基础
等效双线上的电压和电流可写成入射波和反射波之和，即
第四章 微波网络基础
(一) 阻抗参量、导纳参量和转移参量
1 阻抗参量
用T1和T2两个参考面上的电流表示两个参考面上的电压，其 网络方程为
U1 U 2


Z11 Z21
Z12 I1
Z
22


I
2

各阻抗参量元素定义如下
Z11

U1 I1
I2 0
表示T2面开路时，端口(1)的输入阻抗；
Z22
U2 I2
I1 0
表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；
Z12
U1 I2
I1 0
表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；
Z21
U2 I1
I2 0
表示Tห้องสมุดไป่ตู้面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。
第四章 微波网络基础
特性阻抗归一化
T1和T2参考面上的归一化电压和归一化电流分别为
参考面的位置可以任意选，但必须考虑以下两点：
（1）单模传输时，参考面的位置应尽量远离不连续性区域， 这样参考面上的高次模场强可以忽略，只考虑主模的场强； （2）选择参考面必须与传输方向相垂直，这样使参考面上 的电压和电流有明确的意义
如果参考面位置改变，则网络参数也随之改变。
第四章 微波网络基础
对于单模 传输情况来说， 微波网络的外 接传输线的路 数与参考面的 数目相等。如 图所示
微波元件及其等效网络
第四章 微波网络基础
二、不均匀区等效为微波网络
微波元件对电磁波的控制作用是通过微波元件内部的不均匀区 (不连续性边界)和填充媒质的特性来实现的。将不均匀区等效为 微波网络，需要用到电磁场的唯一性原理和线性叠加原理。
线性叠加原理
对于n端口线性网络， U1 U2

Z11 I1 Z21 I1
~ U1
U1 Z01
~ U2
U2 Z02
~ I1 = I1 Z01 ~ I 2 = I 2 Z02

归一化

~ ~~ ~~ U~1 Z~11 I~1 Z~12 I~2

U 2 Z21 I1 Z22 I 2
Yij Yji i j, i, j 1,2,,n
(3) 对于对称网络，则有
Zii Z jj
Yii Yjj i j, i, j 1,2,,n
第四章 微波网络基础
4-4 二端口微波网络
一、 二端口微波网络的网络参量 在各种微波网络中，二端口微波网络是最基本的。例如： 衰减器、移相器、阻抗变换器和滤波器等均属于二端口微 波网络。 表征二端口微波网络特性的参量可以分为两大类： 一、反映网络参考面上电压与电流之间关系的参量 二、反映网络参考面上入射波电压与反射波电压之间 关系的参量。如图所示。
1.阻抗匹配网络 2.功率分配网络 3.滤波网络 4.波型变换网络
第四章 微波网络基础
(二) 微波网络的性质
(1) 对于无耗网络，网络的全部阻抗参量和导纳参量均为纯虚数，
即有
Zij jX ij
Yij jBij i, j 1,2,,n
(2) 对于可逆网络，则有下列互易特性
Zij Z ji
第四章 微波网络基础
归一化入射波电压模的平方正比于入射波功率，
即
Pi

1 2
U
i

z
Ii z

Ui z 2
2Z0

1 2
Ui z 2
Z0

1 2
~ Ui
z
2
归一化反射波电压模的平方正比于反射波功率，
即
Pr

1 2
U
r
z
Ir z

Ur z 2
2Z0

1 2
Ur z 2
Z0

1 2
~ Ur

z
2
双线上传输的有功功率PL等于
PL

1 Re UzI z
2

1 2
Re
U
i
z
I
i


z1



1




1 2
Ui z
Ii z
1

2
Pi 1 2
Pi Pr
第四章 微波网络基础
4-3微波元件等效为微波网络 一、 网络参考面的选择
U 2


Z21
Z22

Z
2n


I
2


U
n

Zn1
Zn2

Z nn


I
n

I1 Y11 Y12 Y1n U1

I
2


Y21
Y22

Y2
n

U
2


Z12 I 2 Z1n I n Z22 I 2 Z2n I n


U n Zn1 I1 Zn2 I 2 Znn I n
式中Zmn为阻抗参量，若m=n称它为自阻抗，若mn称它为转 移阻抗。
第四章 微波网络基础
如果n端口网络的各个参考面上同时有电压作用时
Uz Ui z Ur z
Iz

Ii
z

Ir
z

1 Z0
Ui z
Ur
z
电压、电流进行归一化
Uz Ui z Ur z
Z0
Z0
Z0
Iz
Z0

Ui z
Z0
Ur z
Z0
即
UI~~zz

UU~~iizz
UU~~rrzz
I1 Y11U1 Y12U 2 Y1nU n
I 2 Y21U1 Y22U 2 Y2nU n

I n Yn1U1 Yn2U 2 YnnU n
式中Ymn为导纳参量，若m=n称它为自导纳，若mn称它为转移导纳。
U1 Z11 Z12 Z1n I1

I
n

Yn1
Yn2

Ynn

U
n

U ZI
I YU
第四章 微波网络基础
三、 微波网络的特性 (一) 微波网络的分类
按网络的特性进行分类
1. 线性与非线性网络 2. 可逆与不可逆网络 3. 无耗与有耗网络 4. 对称与非对称网络
按微波元件的功能来分