13二端口网络参数和方程
& & I1 = Y11U1 + Y12U 2 & & & & I 2 = Y21U 1 + Y22U 2
& I1
&+ U1 −
线性 无源
& I2
& I1 Y12 = & U2 & I2 Y22 = & U
& 1 U2=0
转移导纳
& U1 = 0
& I1
自导纳 线性 无源
& I2
& 2 U1 = 0
变压器
传输线
二端口网络
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3. 二端口(two-port) 二端口( 端口条件, 如果四端网络的两对端子同时满足端口条件 如果四端网络的两对端子同时满足端口条件, 则称为二端口网络 二端口网络。 则称为二端口网络。 i1 线性RLCM 线性 受控源 i1 i2 i2
+ u1 –
+ u2 –
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& I1
&+ U1 −
1 线性 网络
& I2
2 + & U2 −
如果线性网络内部不含独立源, 个独立回路, 如果线性网络内部不含独立源,且有 l 个独立回路, 则可列写l个回路电流方程 个回路电流方程: 则可列写 个回路电流方程:
& & & & Z 11 I 1 + Z 12 I 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + Z 1 l I l = U 1 & & & & Z 21 I 1 + Z 22 I 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + Z 2 l I l = U 2 & & & Z I + Z I + ⋅ ⋅ ⋅ + Z I = 0 解得
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二、Y参数和方程 参数和方程 右图所示Π形电路, 右图所示 形电路, 形电路 & & & & I 1 I 2 U 1 U 2 的参考 方向如图所示。 方向如图所示。由基 尔霍夫电流定律, 尔霍夫电流定律,可 列写方程: 列写方程:
& I1
+ & U1 −
Y2
& I2
+ & U2 −
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4. 二端口与四端网络的区别: . 二端口与四端网络的区别: 二端口的两个端口必须 满足端口条件, 满足端口条件,四端网 络却没有上述限制。 络却没有上述限制。
i1
i2
i1 二端口 i2 i1
i2
i1
i2
i1
i2
i3 i4 四端网络
具有公共端的二端口
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& U1 = 0
= Yb + Yc
互易二端口
对任何一个无源线性二端口,只要 个独立的参数就 对任何一个无源线性二端口,只要3个独立的参数就 足以表征它的性能。 足以表征它的性能。
注意
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Y − b Y +Y a b Y = Y +Y −Y b b c
若 Ya = Yc 电气对称),称为对称二端口。 ),称为对称二端口 有 Y12 = Y21 ,又Y11 = Y22 (电气对称),称为对称二端口。 对称二端口只有2个参数是独立的 对称二端口只有 个参数是独立的。 个参数是独立 对称二端口是指两个端口电气特性上对称 。 对称二端口 是指两个端口电气特性上对称。 电路结构 是指两个端口电气特性上对称 左右对称的,端口电气特性对称; 左右对称的 , 端口电气特性对称 ; 电路结构不对称的二端 其电气特性也可能是对称的。 口 , 其电气特性也可能是对称的 。 这样的二端口也是对称 二端口。 二端口。
Y1
Y3
& & & & Y1U1 + Y2 (U1 − U2 ) = I1 & & & & Y (U − U ) + Y U = I
2 2 1 3 2
2
整理可得
& & & I1 = (Y1 + Y2 )U1 −Y2U2 & & & I = −Y U + (Y + Y )U
2 2 1 2 3
2
二端口网络
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5.约定 . (1)讨论范围 讨论范围 含线性R 与线性受控源; 含线性 、L、C、M与线性受控源; 与线性受控源 不含独立源(运算法分析时,不包含附加电源) 不含独立源(运算法分析时,不包含附加电源)。 (2)参考方向 参考方向 + u1 – i1 线性RLCM 线性 受控源 i1 i2 i2 + u2 –
解一 & I1 + & U1 − Ya
& I2
& U Ya + Yb
& U 2 =0
= −Yb − g
& I1
& U1 = 0
Ya
& I2
& gU 1
+ & U2 −
& I1 Y12 = & U2 & I2 Y22 = & U2
& U1 = 0
= −Yb
= Yb
& U1 = 0
+ & U2 −
Y参数是在一个端口短路情况下通过计算或测试求得的, 参数是在一个端口短路情况下通过计算或测试求得的, 参数是在一个端口短路情况下通过计算或测试求得的 所以又称为短路导纳参数。 短路导纳参数 所以又称为短路导纳参数。
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& = ∆11 U + ∆21 U & & I1 1 2 ∆ ∆ & = ∆12 U + ∆22 U & & I2 1 2 ∆ ∆
& & & I 2 = ( − g − Y b )U 1 + Y b U 2
注意
则
Y +Y a b Y= b − g −Y
−Y b Y b
非互易二端口网络(网络内部有受控源) 四个独立参数。 非互易二端口网络(网络内部有受控源)有四个独立参数。
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三、Z参数和方程 参数和方程
本章中二端口的参考方向,一般都如上图所示。 本章中二端口的参考方向,一般都如上图所示。 因此,引用公式时一定要注意端口的参考方向。 因此,引用公式时一定要注意端口的参考方向。
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6. 二端口的端口变量
& I1
+ & U1 − 线性 无源
& I2
+ & U2 −
端口物理量4个:I 1 I 2 U 1 U 2 端口物理量 个 & & & & 四个端口变量之间存在着反映二端口网络特性的 约束方程。任取两个作自变量(激励),两个作 约束方程。任取两个作自变量(激励),两个作 ), 因变量(响应),可得6组方程 即可用6套参数 ),可得 组方程。 因变量(响应),可得 组方程。即可用 套参数 描述二端口网络。 描述二端口网络。
Yb
& I2
Yc
& U1 = 0
& I1 Y11 = Y Y & & U 2 =0 = a + b U1 & U2 = 0 & I2 Y21 = & U2 =0 = −Yb & U1 & I1 Y12 = = − Yb & & U1 = 0 + U
2
Ya
Y12 = Y21 = −Yb
& U2 −
& I2 Y22 = & U2
31 1 32 2 3l l
⋅⋅⋅⋅⋅⋅ & & & Z l 1 I 1 + Z l 2 I 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + Z ll I 1 = 0
& = ∆ 11 U + ∆ 21 U & & I1 1 2 ∆ ∆ ∆ & ∆ & & I 2 = 12 U 1 + 22 U 2 ∆ ∆
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互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的。 互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的。 四个参数中只有三个是独立的 & & Yb I1 I2 参数。 例2 求Y 参数。 + + & & U1 U2 Ya Yc − −
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解: + & U1 −
& I1
Ya
Yb
& I2
Yc
& I1
& & I 1 = Y 1 1U 1 + Y 1 2 U 2 & & & & I 2 = Y 2 1U 1 + Y 2 2 U 2
& & 端口电流 I 1 和 I 2 可视为 & & 共同作用产生。 U 1 和 U 2 共同作用产生。
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Y 参数的实验测定 & I1 Y11 = & U 1 U& = 0 自导纳 2 & I2 Y 21 = 转移导纳 & U