射频与微波电路设计-4-微波网络.ppt
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1、1,第四讲 微波网络,要掌握的知识点:1.波导器件的分类(按功能分,按所用波导的类型分,按与系统连接的端口数分);波导器件按端口数分类时的等效网络表示2.N端口网络输入、输出关系的矩阵表示(Z矩阵、Y矩阵,S矩阵、A矩阵、T矩阵)及其转换3.无源、互易、无耗网络矩阵的特性4.典型波导器件的S矩阵特性,2,波导器件的分类,按功能分:微波振荡器,激光器,微波检波器,光探测器,连接器,衰减器(固定的可调的),移相器,终端匹配负载与终端反射器,阻抗匹配器,功率分配与合成器,定向耦合器,波分复用与解复用器,谐振器,滤波器,隔离器,环行器,波型转换器等按所用波导类型分:柱形波导器件,微带线型器件,平板光波
2、导器件,光纤器件(每一类又包括各种功能的波导器件),3,续波导器件的分类,按器件与系统连接的端口数分:一端口器件:终端匹配负载,终端失匹器、终端反射器、反射式谐振器、微波振荡器、激光器、微波检波器、光探测器。二端口器件:光纤连接器、衰减器、移相器、匹配器、隔离器、光纤光栅、通过式谐振器、滤波器、不同波导间的过渡器。三端口器件:环形器,矩形波导的E分支、H分支、Y分支、12光纤耦合器、解复用器。四端口器件:定向耦合器、矩形波导的双T、魔T。更多端口器件:光纤星形耦合器。,4,N端口波导器件用N端口网络表示:与端口连接的波导用传输线表示,第i波导等效阻抗为Zei,端口面上的特征量可以传输线上的电压
3、Vi、电流Ii表示,也可以用入射波ai与出射波bi表示。将波导器件当作一个“黑盒子”,不关心其内部工作原理,只从外部系统角度考虑,关心端口面上输入与输出关系,或激励与响应关系。,N端口波导器件的等效网络表示,图4-1a.N端口器件b.等效N端口网络,5,N端口网络的能量关系,6,Z叫阻抗矩阵,Y叫导纳矩阵。N端口网络用Z矩阵表示时,电流列向量I是输入,电压列向量V则是输出。用Y矩阵表示时,V是输入,I是输出。,N端口网络输入输出关系的矩阵表示 阻抗矩阵Z和导纳矩阵Y,7,1.归一化阻抗矩阵z与归一化导纳矩阵y提出的理由:为使网络矩阵参数与端口波导等效传输线的等效阻抗无关。2.第i端口波导归一化
4、电压v与归一化电流 i的定义则归一化电压列向量v=v1,v2,vNT 归一化电流列向量i=i1,i2,iNT3.归一化阻抗矩阵z与归一化导纳矩阵y定义,归一化阻抗矩阵z与归一化导纳矩阵y,8,散射矩阵S,9,续散射矩阵S,10,1.转移矩阵A的定义当N偶数时,如果建N/2个端口的V、I与另外N/2个端口V、I的关系,并将入关系表示为矩阵A就叫做转移矩阵。2.转移矩阵A的优点如果多个网络级连,则总的网络的转移矩阵就是各个网络转移矩阵相乘,以N个二端口网络级连为例,转移矩阵A,11,续转移矩阵A,图4-2 N个二端网口络的级连A矩阵表示,12,1.传输矩阵T的定义如果建立N/2个端口的a和b与另外
5、N/2个端口a和b之间关系矩阵T叫做转移矩阵2.转移矩阵T的优点以级连二端口网络T矩阵为例则总的输入输出关系为,传输矩阵T,图4-3 N个二端口网络级连的T矩阵表示,13,1.S与T关系 2.A与Z关系 3.二端口网络各种参数矩阵换算关系,S矩阵、A矩阵、T矩阵、Z矩阵、Y矩阵间部分关系,14,1.无源微波电路的耗散矩阵为非负厄米矩阵,且|Smk|1。经过N端口输入网络总的复功率为,无源、互易、无耗网络矩阵特性,15,2.互易网络散射矩阵的对称性,即Smk=Skm 令G=z+1,F=z1则S=FG1而FG=(z1)(z+1)=z21GF=(z+1)(z1)=z21故有FG=GF在此式两边左右都
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- 射频 微波 电路设计 微波网络
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