表征二端口微波网络特性的矩阵分析

2018-06-25余秀玲

现代商贸工业 2018年19期

余秀玲

(西南石油大学，四川成都 610500)

1 二端口微波网络

一般来说，分析微波元器件的方法有两种，一种是电磁场分析法，即运用麦克斯韦方程组求解各种场分量，从而分析元器件的特性。另一种是网络分析法，即将整个系统等效为一个微波网络，将系统中的规则导行系统等效为分布参数电路，将系统中的不连续部分等效为集总参数电路。微波网络的形式与模式、参考面的选取有关，传输单一模式，则等效为N端口网络，若每个波导中可能传输M个模式，则等效为N×M端口网络。参考面的选择原则上是任意，但必须远离不均匀区，使其上没有高次摸，只有相应的传输模，并且要垂直于各端口波导的轴线。因此微波网络的形式很多种，本文以最基本的二端口微波网络进行分析。

二端口网络在生活中十分常见，具有两个端口的元器件都可以用二端口网络分析，本文采取矩阵分析法对二端口网络进行分析。矩阵分析法分为两种，一种是反映网络参考面的电压与电流之间的关系，一种是反映网络参考面的入射波电压与反射波电压之间关系。

2 反映网络参考面电压与电流关系的矩阵分析

反映参考面上电压与电流关系的矩阵有阻抗矩阵、导纳矩阵、ABCD矩阵，如图所示，U1、I1和U2、I2分别是参考面处T1和T2的电压、电流，Ze1、Ze2是两端传输线上的特性阻抗。

图1 微波二端口网格模型

2.1 阻抗矩阵和导纳矩阵

导纳矩阵与阻抗矩阵是互为逆矩阵的，即[Z]=[Y]-1。一般来说，Y12=Y21，就称为互易网络；Y11=Y22,称为对称网络。但是对于阻抗和导纳矩阵来说，只要网络是互易的(由各向同性的物质组成)，则阻抗矩阵和导纳矩阵就是对称的。一般Zij、Yij为复数，如果网络是无耗的，则阻抗和导纳参数为纯虚数，实部为零。