微波技术与天线课件16

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1、多口元件Multi-PortElement多于双端口的元件称为“多端口”。上节课讲的S参数对于双端口很有效，它适用于任何端口，没有传输与非传输之分，也没有哪个端口传输之分。多口网络在微波工程中承担分路(功率分配)、和差、环行、耦合等等重要功能。如图：假设有N个端口。我们大概就用这样一个S矩阵来分析多端口元件。多口元件它的物理概念非常清楚，由入射进去的激励波a1,a2……an，通过网络，出来变成b1,b2……bn。因此上面矩阵可以简化为[S][a]=[b]。注意可以见[s]看成广义的反射系数，[a]看成广义的入射波，

2、[b]看成广义反射波，它的物理概念就是入射波通过反射系数变成了反射波。多口元件多口元件就其功能来说主要分为四个功能，第一个功能我们叫做分路（功率分配）、和差、环形、耦合等。多口元件1、分路元件：（功率分配）多口元件分路元件：发射机出来，一分为二，再一分为二就变成四，再分就变成八。端口显然多于两个端口。2、环行元件：多口元件环行：环行是三口网络最典型的器件。它可以从1端口到2端口，从2端口到3端口，这就构成环行器件。环行网络也是多于两个端口。3、和差元件：多口元件和差元件：它出来两路，①和②的和用S表示，①和②的差用

3、D表示是。两端进去，“和”经过一个支路，“差”经过另外一个支路。在雷达里面比较常用。4、耦合元件：多口元件耦合：①是主支路，它除了到下面一路外，还要耦合到上面一个支路。复习双端口网络：【性质】：如果端口i和端口j对称，那么有Sii=Sjj如果网络互易，则有Sij=Sji如果网络无耗，则[S]+[S]=I多口元件【定理】：反射系数的网络变换定理★对于双口网络有两个概念要清楚：【概念】1、什么叫S11：2端口匹配，1端口的反射系数。2、什么叫S21：2端口匹配，1端口向2端口的传输系数。多口元件一、三口网络的一般性质1

4、.无耗互易网络[S]+[S]=[I]具体应用互易条件有(16-1)将上述矩阵展开后可分别得到两组方程，我们称之为振幅条件和相位条件一、三口网络的一般性质(16-2)(16-3)[性质］无耗互易三端口网络不可能同时匹配，即S11=S22=S33=0一、三口网络的一般性质证明：反证法—如果三个端口都匹配，那么S矩阵可写作：一、三口网络的一般性质假定S11=S22=S33=0,可知一、三口网络的一般性质假定S23=0，那么S12和S13至少有一个为零。假定S12=0带入振幅条件：不满足振幅条件，因此可证明无耗互易三端口网

5、络的三个端口不可能同时匹配。除了三端口以外，二端口以上的网络都可以全匹配。典型的就是环形器,有两种典型的理想矩阵对应不同的环行器：一、三口网络的一般性质2.无耗非互易三口网络无耗非互易网络：Sij≠Sji［性质］无耗非互易三口网络的三个端口可以完全匹配。一、三口网络的一般性质【例1】用环行器做为隔离器，这是由于环行器可以做得非常小，而隔离器不行，因此通信中经常采用环行器做为隔离器适用。环形元件：由于3对外接匹配负载，因此对外只有1,2两个口，如图，1到2传输，构成隔离器。一、三口网络的一般性质分析：根据前面将的S参

6、数网络矩阵可知：整理可得：①一、三口网络的一般性质②3端口反射系数对于负载来说，a3是反射波，b3是入射波。③将三端口网络等效成二端口网络：根据网络参数可知：b1=a3，反射系数，以及b3=a2可得：一、三口网络的一般性质写成矩阵形式：这是三端口接负载以后对外两端口的矩阵。根据表示端口2向端口1的传输，因此，表示端口2向端口1几乎没有传输，S21=1而表示1端到2端几乎全部传输。因此它是个非常好的隔离器，如果放在发射机或接收机前面会起到一个很好的保护作用。一、三口网络的一般性质【例2】分路、和差元件（也是重点内容，

7、经常用到）。第一种：E面T—接在宽面上（串联）。一、三口网络的一般性质第二种：H面T接在窄面上（并联）一、三口网络的一般性质二、三口元件1.E面T和H面T—分路元件E面TH面T串接元件并接元件①端输入，②和③端功率平分，相位相反。用于和差：②和③同相等幅输入，①端无输出；②和③反相等幅输入，①端输出最大。④端输入，②和③端功率平分相位相同。用于和差：②和③端同相等幅输入，④端输出最大；②和③端反相等幅输入，④端无输出。二、三口元件2.铁氧体环行器——环行元件理想s矩阵[例1]理想环行器端口③接匹配负载，即可构成二端

8、口隔离器。二、三口元件[解]由［S］参数定义写出而，计及这一条件即可导得写出双口网络的［S］矩阵(20-5)只要L很小，即可得到典型的隔离器。三、四口网络的一般性质1.定向耦合网络定向耦合网络是一种常用的四端口网络，它一般规定,是无耗互易网络,每对端口相互隔离:(20-6)其中一对匹配:(20-7)符合上述条件的即可称为定向耦合器，其［S］矩阵是三、四口网