二端口網(wǎng)絡(luò),two-port network,是端口數(shù)n等于2的多端網(wǎng)絡(luò)。又稱雙口。兩個端口中接電源的稱為入口,接負(fù)載的稱為出口。端口上的電壓V1、V2和電流i1、i2分別稱為端口電壓和端口電流,又統(tǒng)稱為端口變量。
二端口網(wǎng)絡(luò)方程和參數(shù)
表達(dá)4個端口變量之間關(guān)系的方程稱為二端口網(wǎng)絡(luò)方程。同一個二端口網(wǎng)絡(luò)可以有 6組不同形式的方程。對于一個不含電源并處于正弦穩(wěn)態(tài)的線性時不變網(wǎng)絡(luò),這6組方程如表1所示。位于每組方程右端變量前的 4個系數(shù)稱為二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù),共6組,并按所在之方程而被分別命名為短路導(dǎo)納參數(shù)(或Y 參數(shù))、開路阻抗參數(shù)(或Z 參數(shù))、第一類混合參數(shù)(或H 參數(shù))、第二類混合參數(shù)(或G 參數(shù))、傳輸參數(shù)(或T參數(shù))和反向傳輸參數(shù)(或T‘參數(shù))。
這6組參數(shù)組成的6個參數(shù)矩陣,依次稱為短路導(dǎo)納矩陣、開路阻抗矩陣、第一類混合矩陣、第二類混合矩陣、傳輸矩陣和反向傳輸矩陣,并分別記為尯、屇、媨、媠、寭 和T’。另外,6組參數(shù)中每個參數(shù)自身都有特定的物理含義。例如
由此4式可知:Y11是端口2短路(妭2=0)時端口1的策動點導(dǎo)納;Y12是端口1短路(V1=0)時端口1對端口2的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納;Y21是端口2短路(妭2=0)時端口2對端口1的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納;Y22是端口1短路(妭1=0)時端口2的策動點導(dǎo)納。當(dāng)確定端口1是入口、端口2是出口后,Y12是反向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納,Y21是正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。用類似的方法,可對其他參數(shù)作出相應(yīng)的解釋。
6組參數(shù)都可用來表征二端口網(wǎng)絡(luò)。 對于一個網(wǎng)絡(luò)究竟選用哪一組,視具體情況而定。例如晶體三極管的H參數(shù)易于測定,所以該管的等效二端口網(wǎng)絡(luò)多用H參數(shù)來表征。另外,也并非每個二端口網(wǎng)絡(luò)都具有6類參數(shù),例如理想變壓器便既無Y參數(shù),也無Z參數(shù)。
當(dāng)Y12=Y21(或Z12=Z21,H12=-H21,G12=-G21,AD-BC=1,A┡D┡-B┡C┡=1)時,二端口網(wǎng)絡(luò)具有互易性質(zhì)。具有互易性質(zhì)的二端口網(wǎng)絡(luò)的每類參數(shù)中只有 3個參數(shù)是獨立的。
二端口網(wǎng)絡(luò)的非同類參數(shù)可以相互換算。表2所列為常用的Y 參數(shù)、Z 參數(shù)、H參數(shù)、T 參數(shù)之間的換算關(guān)系。
二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測定
原理說明
1.如圖1所示的無源線性雙口網(wǎng)絡(luò),其兩端口的電壓、電流四個變量之間關(guān)系,可用多種形式的參數(shù)方程來描述。
(1)若用Y參數(shù)方程來描述,則為
由上可知,只要在雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口加上電壓,令輸出端口短路,根據(jù)上面的前兩個公式即可求得輸入端口處的輸入導(dǎo)納Y11和輸出端口與輸入端口之間的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納Y21。
同理,只要在雙口網(wǎng)絡(luò)的輸出端口加上電壓,令輸入端口短路,根據(jù)上面的后兩個公式即可求得輸出端口處的輸入導(dǎo)納Y22和輸入端口與輸出端口之間的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納Y12。
2)若用Z參數(shù)方程來描述,則為
由上可知,只要在雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口加上電流源,令輸出端口開路,根據(jù)上面的前兩個公式即可求得輸出端口開路時輸入端口處的輸入阻抗Z11和輸出端口與輸入端口之間的開路轉(zhuǎn)移阻抗Z21。
同理,只要在雙口網(wǎng)絡(luò)的輸出端口加上電流源,令輸入端口開路,根據(jù)上面的后兩個公式即可求得輸入端口開路時輸出端口處的輸入阻抗Z22和輸入端口與輸出端口之間的開路轉(zhuǎn)移阻抗Z12。
(3)若用傳輸參數(shù)(A、T)方程來描述,則為
由上可知,只要在雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口加上電壓,令輸出端口開路或短路,在兩個端口同時測量電壓和電流,即可求出傳輸參數(shù)A、B、C、D,這種方法稱為同時測量法。
實驗內(nèi)容
1.測量黑匣子二端口電路的Z參數(shù)及Y參數(shù)
2.算出T參數(shù)
3.畫出此電路的π型、T型等效電路
實驗注意事項
測量電流時,要注意判別電流表的極性及選取合適的量程(注意電流I2的參考方向)。
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