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1、3.复合网络参数的计算方法复合网络参数的计算方法5.二端口网络的输入电阻、输出电阻及特性阻二端口网络的输入电阻、输出电阻及特性阻抗的定义和计算抗的定义和计算2.熟熟悉悉二二端端口口网网络络的的方方程程（Z、Y、H、T）及及参参数数,熟练进行参数计算熟练进行参数计算1.二端口网络的概念和特点二端口网络的概念和特点4.二端口网络等效的概念和计算方法二端口网络等效的概念和计算方法本章内容提要本章内容提要7-1 二端口网络及其方程二端口网络及其方程（1）不含独立源；）不含独立源；（2）二端口网络中包含的电容和电感元件尚未储能的。）二端口网络中包含的电容和电感元件尚未储能的。本章讨论二端口网络的两个前提
2、条件：本章讨论二端口网络的两个前提条件：为一对输入端子，即为输入端口为一对输入端子，即为输入端口 为一对输出端子，即为输出端口为一对输出端子，即为输出端口 二端口网络端口变量：二端口网络端口变量：二端口网络方程二端口网络方程网络方程网络方程:描述网络输入、输出端口电压、电流关系的方程。描述网络输入、输出端口电压、电流关系的方程。为了便于讨论，以正弦电为了便于讨论，以正弦电流电路中的二端口网络为例流电路中的二端口网络为例进行分析。进行分析。针对未知量针对未知量 、需要四个方程求解需要四个方程求解其中两个方程由信号源端和负载端决定：其中两个方程由信号源端和负载端决定：另外两个方程则应由二端口网络另
3、外两个方程则应由二端口网络N决定：决定：由二端口网络由二端口网络N决定的含决定的含 、四个变量的两四个变量的两个独立的电路方程可以有六种形式：个独立的电路方程可以有六种形式：六个方程中分别有六种参数：六个方程中分别有六种参数：（1）Z参数（参数（Z11、Z12、Z21、Z22）；）；（2）Y参数（参数（Y11、Y12、Y21、Y22）；）；（3）混合参数或）混合参数或h参数（参数（h11、h12、h21、h22）；）；（4）逆混合参数或）逆混合参数或g参数（参数（g11、g12、g21、g22）；）；（5）传输参数（）传输参数（A、B、C、D）；）；（6）逆传输参数（）逆传输参数（A、B、C、
4、D）如何通过定义及电路的计算方法求二端口网络的各种如何通过定义及电路的计算方法求二端口网络的各种参数？参数？研究的问题：研究的问题：7-2 短路导纳参数和开路短路导纳参数和开路 阻抗参数阻抗参数 参考方向的约定参考方向的约定 在研究二端口网络参数时，均采用以下参考方向：在研究二端口网络参数时，均采用以下参考方向：一、一、Y参数和用参数和用Y参数表示的二端口网络方程参数表示的二端口网络方程 参数参数Y11、Y12、Y21、Y22都具有都具有导纳的量纲，上面的方程称为二端导纳的量纲，上面的方程称为二端口网络的口网络的Y参数方程。参数方程。Y方程是一组以二端口网络的电压方程是一组以二端口网络的电压
5、和和 表征电流表征电流İ1和和İ2的方程的方程。二端口网络以电压。二端口网络以电压 和和 作为独立变量，作为独立变量，电流电流İ1和和İ2为待求量，根据置换定理，将二端口网络端口为待求量，根据置换定理，将二端口网络端口的外部电路用电压源替代，如下图所示。的外部电路用电压源替代，如下图所示。根据叠加定理，端口电流根据叠加定理，端口电流 İ1和和 İ2 是电压是电压 和和 单独作用单独作用时所产生的电流之和时所产生的电流之和 确定确定Y参数的输入、输出端口短路法：参数的输入、输出端口短路法：Y11是输出端短路时，输入是输出端短路时，输入端的入端导纳；端的入端导纳；Y21是输出端短路时，输出端对是输
6、出端短路时，输出端对输入端的转移导纳；输入端的转移导纳；Y12是输入端短路时，输入端是输入端短路时，输入端对输出端的转移导纳；对输出端的转移导纳；Y22是输入端短路时，输出是输入端短路时，输出端的入端导纳。端的入端导纳。(a)确定确定Y11、Y21(b)确定确定Y21、Y22矩阵矩阵Y 称为二端口网络称为二端口网络N的的短路导纳矩阵。短路导纳矩阵。Y Y参数的含义：参数的含义：Y Y参数是用输入、输出端口的电压加权求参数是用输入、输出端口的电压加权求和来表示输入、输出端口电流量时所用的加权系数，因和来表示输入、输出端口电流量时所用的加权系数，因此有导纳量纲此有导纳量纲例例7-2-1 7-2-1
7、 求图示二端口网络的求图示二端口网络的Y 参数。参数。方法方法1：输入输出端口短路法：输入输出端口短路法方法方法2：直接列写输入输出节点电流方程：直接列写输入输出节点电流方程适用于拓扑结构简单的二端口网络，利用适用于拓扑结构简单的二端口网络，利用KCL定律和元件电压电流关系定律和元件电压电流关系二、二、Z参数和用参数和用Z参数表示的二端口网络方程参数表示的二端口网络方程 参数参数Z11、Z12、Z21、Z22都具有阻抗的量纲，上面的方程称都具有阻抗的量纲，上面的方程称为二端口网络的为二端口网络的Z参数方程。参数方程。Z方程是一组以二端口网络的电流方程是一组以二端口网络的电流İ1和和İ2表征电圧
8、表征电圧 和和 的方程的方程。二端口网络以电流。二端口网络以电流İ1和和İ2作为独立变量，作为独立变量，和和 为待求量，根据置换定理，将二端口网络端口的外部电为待求量，根据置换定理，将二端口网络端口的外部电路用电流源替代，可得到包含二端口网络和两个电流源路用电流源替代，可得到包含二端口网络和两个电流源的电路。的电路。根据叠加定理，端口电压根据叠加定理，端口电压 和和 是电流是电流 İ1和和 İ2单独作单独作用时所产生的电压之和。用时所产生的电压之和。Z11是是输输出出端端开开路路时时，输输入入端端的的入入端端阻阻抗；抗；Z21是是输输出出端端开开路路时时，输输出出端端对对输输入入端端的转移阻抗
9、；的转移阻抗；Z12是是输输入入端端开开路路时时，输输入入端端对对输输出出端端的转移阻抗；的转移阻抗；Z22是输入端开路时，输出端的入端是输入端开路时，输出端的入端阻抗。阻抗。确定确定Z参数的输入、输出端口开路法：参数的输入、输出端口开路法：(a)确定确定Z11、Z21(b)确定确定Z21、Z22矩阵矩阵Z 称为二端口网络称为二端口网络N的的开路阻抗矩阵。开路阻抗矩阵。Z Z参数的含义：参数的含义：Z Z参数是用输入、输出端口的电流加权求参数是用输入、输出端口的电流加权求和来表示输入、输出端口电压量时所用的加权系数，因和来表示输入、输出端口电压量时所用的加权系数，因此有阻抗量纲此有阻抗量纲例例
10、7-2-2 7-2-2 试求图示二端口网络的试求图示二端口网络的Z参数。参数。7-3 混合参数和传输参数混合参数和传输参数 一、一、H参数和用参数和用H参数表示的二端口网络方程参数表示的二端口网络方程 参数参数h11具有阻抗的量纲，具有阻抗的量纲，h22具有导纳的量纲，具有导纳的量纲，h12和和h21为为比例常数比例常数矩阵矩阵H称为二端口网络称为二端口网络N的的混合参数矩阵。混合参数矩阵。确定传输参数的输入端口开路、输出端口短路法：确定传输参数的输入端口开路、输出端口短路法：H11是是输输出出端端短短路路时时，输输入入端端的的电电压压电电流流比比，也也叫叫入入端端阻阻抗抗。在在晶晶体体管管电
11、电路路中中称为晶体管的输入电阻；称为晶体管的输入电阻；H12是是 输入端开路时输入端开路时，输入与输出端的，输入与输出端的电压之比。在晶体管电路中称为晶体管电压之比。在晶体管电路中称为晶体管的内部电压反馈系数或反向电压传输比；的内部电压反馈系数或反向电压传输比；H21是是输输出出端端短短路路时时，输输出出端端与与输输入入端端电电流流之之比比。在在晶晶体体管管电电路路中中称称为为晶晶体体管管的的电流放大倍数或电流增益。电流放大倍数或电流增益。H22是是输输入入端端开开路路时时，输输出出端端的的电电流流电电压压比比，是是从从输输出出端端看看进进去去的的入入端端导导纳纳。在在晶体管电路中称为晶体管的
12、输出电导晶体管电路中称为晶体管的输出电导 二、二、T参数和用参数和用T参数表示的二端口网络方程参数表示的二端口网络方程 该方程称为二端口网络的该方程称为二端口网络的传输参数参数方程。传输参数参数方程。矩阵矩阵T 称为二端口称为二端口网络网络N的的传输参数传输参数矩阵。矩阵。传输参数的含义：传输参数是用输出端口的电压电流加传输参数的含义：传输参数是用输出端口的电压电流加权求和来表示输入端口的电压电流量时所用的加权系数，权求和来表示输入端口的电压电流量时所用的加权系数，反映了电压电流量从输入端口向输出端口传输的情况反映了电压电流量从输入端口向输出端口传输的情况 确定确定T参数的输出端口开路、短路法
13、：参数的输出端口开路、短路法：A 是输出端开路时，输入电压与是输出端开路时，输入电压与输出电压的比值；输出电压的比值；C是输出端开路时，输入端对输出是输出端开路时，输入端对输出端的转移导纳；端的转移导纳；B是输出端短路时，输入端对输出是输出端短路时，输入端对输出端的转移阻抗；端的转移阻抗；D是输出端短路时，输入电流与输是输出端短路时，输入电流与输出电流的比值。出电流的比值。7-4 二端口网络的不同参二端口网络的不同参 数的相互转换数的相互转换 一般的二端口网络，大多数可以用多种参数方程来描述一般的二端口网络，大多数可以用多种参数方程来描述两个端口电压、端口电流之间的关系。同一个二端口网络两个端
14、口电压、端口电流之间的关系。同一个二端口网络的各种参数是可以相互转换的。的各种参数是可以相互转换的。例如：例如：若某个二端网络的阻抗矩阵若某个二端网络的阻抗矩阵Z和导纳矩阵和导纳矩阵Y均存在，均存在，用这两种矩阵表示的方程分别为用这两种矩阵表示的方程分别为则则Z与与Y必定互为逆阵，即有必定互为逆阵，即有和和ZYHTZYHT注：注：并非任何一个二端网络都有前述的六种参数。并非任何一个二端网络都有前述的六种参数。例如理想变压器的特性方程为例如理想变压器的特性方程为仅有仅有T参数和参数和h参数，没有参数，没有Z参数和参数和Y参数参数一般情况下，二端口网络的一种参数中的四个参数是独立的。一般情况下，二
15、端口网络的一种参数中的四个参数是独立的。特殊情况特殊情况：二端口网络仅由线性电阻、线性电容、线性电：二端口网络仅由线性电阻、线性电容、线性电感、线性耦合电感元件组成。此时在每一种参数中，只有三感、线性耦合电感元件组成。此时在每一种参数中，只有三个是独立的，另一个参数可以由其他三个参数导出。个是独立的，另一个参数可以由其他三个参数导出。这种二端口网络称为这种二端口网络称为互易二端口网络互易二端口网络，互易二端口网络满足，互易二端口网络满足以下条件：以下条件：Y 参数参数Z 参数参数H参数参数T 参数参数互易二端口网络互易二端口网络 如果将互易二端口网络的如果将互易二端口网络的 端口与端口与 端口
16、互相交端口互相交换（即换（即 与与 互换，互换，与与 互换），而两端口电压、电流关互换），而两端口电压、电流关系仍能保持不变，这种互易二端口网络称为系仍能保持不变，这种互易二端口网络称为对称二端口对称二端口网络网络。对于对称二端口网络，除了满足互易二端口网络的参数对于对称二端口网络，除了满足互易二端口网络的参数关系以外，还有下述结论：关系以外，还有下述结论：Y 参数参数Z 参数参数H参数参数T 参数参数可见，对称二端口网络只有两个参数是独立的。可见，对称二端口网络只有两个参数是独立的。对称二端口网络对称二端口网络例例7-4-1 7-4-1 求图示二端口网络的求图示二端口网络的Y参数和参数和Z参
17、数。参数。互易网络互易网络对称网络对称网络或或 Z11、Z12Y11、Y127-5 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路引子：引子：任任何何一一个个线线性性二二端端网网络络都都可可以以等等效效，若若是是无无源源的的，无无论论多多复复杂杂，都都可可以以用用一一个个等等效效阻阻抗抗来来替替代代，用用其其等等效效阻阻抗抗来来表表征征它它的的外外部部特特征征；而而有有源源的的，则则可可用用戴戴维维南南定定理理或或诺诺顿顿定定理理进进行行电电路路的的等等效效，用用电电流流源源或电压源及等效电阻的组合来替代。或电压源及等效电阻的组合来替代。任任何何给给定定的的无无源源线线性性二二端端口口网网络络，也也
18、可可以以用用一一个个简简单单的的二二端端口口网网络络来来替替代代，这这个个简简单单的的二二端端口口网网络络的的各各参参数数与与原原二二端端口口网网络络相相等等，列列出出的的端端口口电电流流电电压压方方程程相相同同，则则这这两两个个二二端端口口网网络络的的外外部部特特性性也也就就完完全相等，即它们是等效的。全相等，即它们是等效的。等效替代是对该二端口网络以外的电路而言的。等效替代是对该二端口网络以外的电路而言的。若已知一个二端口网络：若已知一个二端口网络：二端口网络的等效电路不是唯一的二端口网络的等效电路不是唯一的自电导自电导互电导互电导自电导自电导互电导互电导源源若已知该二端口网络的若已知该二
19、端口网络的Z参数方程：参数方程：还能得到用还能得到用Z参数参数表示的等效电路：表示的等效电路：任何一个任何一个互易的二端口网络互易的二端口网络只有只有三个独立参数三个独立参数，即只用三个独立参数就，即只用三个独立参数就可以表征它的性能，也就意味着最简单的二端口网络等效电路可以由三可以表征它的性能，也就意味着最简单的二端口网络等效电路可以由三个阻抗（或导纳）元件构成。由三个阻抗（或导纳）元件构成的二端口个阻抗（或导纳）元件构成。由三个阻抗（或导纳）元件构成的二端口网络网络只有两种形式只有两种形式，一种是，一种是型型二端口网络；另一种是二端口网络；另一种是型型二端口网络。二端口网络。互易和对称网络
20、的互易和对称网络的T型和型和型等效电路型等效电路那么那么T T型和型和型等效电路中的型等效电路中的元件参数元件参数与网络的与网络的网络参数网络参数有有什么关系呢？什么关系呢？或者说已知网络参数之后怎样得到等效电路的元件参数，或者说已知网络参数之后怎样得到等效电路的元件参数，从而确定等效电路呢？从而确定等效电路呢？其其T型等效电路：型等效电路：Z2Z3Z22；Z2Z21T型等效电路元件参数与网络型等效电路元件参数与网络Z参数的关系参数的关系若已知二端口网络的若已知二端口网络的Z参数方程：参数方程：对左右两个网孔分别列写对左右两个网孔分别列写KVL方程：方程：Z1Z2Z11；Z2Z12由：由：Z1
21、Z2Z11 Z2Z12、Z2Z21 Z2Z3Z22解得：解得：Z1Z11 Z12 、Z2Z12、Z3Z22 Z12 可见，如果已经得到了满足互易条件的二端口网络的可见，如果已经得到了满足互易条件的二端口网络的Z参数，则可方便地得到该二端口网络的参数，则可方便地得到该二端口网络的T型等效电路。型等效电路。Z1Z11 Z12 Z2Z12Z3Z22 Z12 若已知一个互易二端口网络的若已知一个互易二端口网络的Y参数和参数和Y参数方程：参数方程：对于左侧和右侧节点分别对于左侧和右侧节点分别列写列写KCL方程：方程：型等效电路元件参数与网络型等效电路元件参数与网络Y参数的关系参数的关系 可见，如果已经得
22、到了满足互易条件的二端口网络的可见，如果已经得到了满足互易条件的二端口网络的Y参数，则可方便地得到该二端口网络的参数，则可方便地得到该二端口网络的型型等效电路。等效电路。7-6 二端口网络的联接二端口网络的联接连接方式汇总连接方式汇总一、二端口网络的级联一、二端口网络的级联因为因为所以所以复合二端口网络的传输参数矩阵复合二端口网络的传输参数矩阵T 为为 一个二端口网络的输出连接至另一个二端口网络的输入，一个二端口网络的输出连接至另一个二端口网络的输入，这种连接方式叫做级联，级联用传输参数这种连接方式叫做级联，级联用传输参数T计算较方便。计算较方便。级联后，作为一个整体的级联二端口网络的传输参数
23、矩阵级联后，作为一个整体的级联二端口网络的传输参数矩阵等于第一级和第二级二端口网络的传输参数矩阵相乘。等于第一级和第二级二端口网络的传输参数矩阵相乘。二、二端口网络的并联二、二端口网络的并联两个或两个以上二端口网络的对应端口分别作并联连接两个或两个以上二端口网络的对应端口分别作并联连接称为二端口网络的并联称为二端口网络的并联,二端口网络并联时参数的计算，二端口网络并联时参数的计算，采用采用Y参数方便。参数方便。根据基尔霍夫电流定理，通过上图并联的二端口网络根据基尔霍夫电流定理，通过上图并联的二端口网络的电流为的电流为：其矩阵形式为其矩阵形式为：二端口网络二端口网络NA、NB的的Y参数方程的矩阵
24、形式为参数方程的矩阵形式为50 并联后，各二端口网络对应端口的电压相同，即并联后，各二端口网络对应端口的电压相同，即：所以所以 其中其中 即两个二端口网络并联的等效即两个二端口网络并联的等效Y参数矩阵等于各二参数矩阵等于各二端口网络的矩阵端口网络的矩阵YA和和YB之和。之和。同理，当同理，当n个个 二端口网络并联时，则复合后的二端二端口网络并联时，则复合后的二端口网络口网络Y参数矩阵为：参数矩阵为：三、二端口网络的串联三、二端口网络的串联根据基尔霍夫电压定理，上图中串联的二端口网络的端口根据基尔霍夫电压定理，上图中串联的二端口网络的端口电压为电压为:其矩阵形式为其矩阵形式为 串联时参数的计算，
25、采用串联时参数的计算，采用Z参数方便。二端口网络参数方便。二端口网络NA、NB的的Z参数方程的矩阵形式为参数方程的矩阵形式为 串联时，通过各二端口网络对应端口的是同一个电流串联时，通过各二端口网络对应端口的是同一个电流，即即:所以所以其中其中Z=ZA+ZB 即两个二端口网络串联的等效即两个二端口网络串联的等效Z参数矩阵等于各二参数矩阵等于各二端口网络的矩阵端口网络的矩阵ZA和和ZB之和。同理，当之和。同理，当n个二端口网络个二端口网络串联时，则复合后的二端口网络串联时，则复合后的二端口网络Z参数矩阵为参数矩阵为 Z =Z1+Z2+Z3+Zn 四、二端口网络的串并联、并串联四、二端口网络的串并联
26、、并串联二端口网络的串并联二端口网络的串并联二端口网络的并串联二端口网络的并串联7-7 有端接的二端口网络的分析有端接的二端口网络的分析 一、输入阻抗一、输入阻抗 当二端口网络输出端口接负载当二端口网络输出端口接负载ZL时（如图），输入端口时（如图），输入端口的策动点阻抗即输入阻抗为的策动点阻抗即输入阻抗为 可见，输入阻抗由二端口网络可见，输入阻抗由二端口网络及所接入的负载共同决定。同一个及所接入的负载共同决定。同一个负载，联接不同的二端口网络后，负载，联接不同的二端口网络后，在二端口网络的输入端口有不同的在二端口网络的输入端口有不同的输入阻抗，也就是说，输入阻抗，也就是说，二端口网络二端口网
27、络有阻抗变换的作用有阻抗变换的作用。由由得得二、输出阻抗二、输出阻抗 令二端口输入端口的信号源置零，保留源内阻抗，则输令二端口输入端口的信号源置零，保留源内阻抗，则输出端口的策动点阻抗即输出阻抗为出端口的策动点阻抗即输出阻抗为 三、转移电压比、转移电流比三、转移电压比、转移电流比 转移电压比（又称电压增益）：转移电压比（又称电压增益）：转移电流比（又称电流增益）：转移电流比（又称电流增益）：这两个用混合参数表这两个用混合参数表示的转移函数表明，它示的转移函数表明，它们仅与二端口网络和负们仅与二端口网络和负载有关。因而在工程实载有关。因而在工程实际中，可以根据转移函际中，可以根据转移函数设计二端
28、口网络内部数设计二端口网络内部的结构并确定元件的参的结构并确定元件的参数，使二端口网络具有数，使二端口网络具有某种确定的功能并达到某种确定的功能并达到所要求的性能指标。所要求的性能指标。例题：已知例题：已知 ，问，问ZL=?时可获得最大时可获得最大 平均功率，并求此平均功率，并求此Pmax的值。的值。作业题目7-5、7-8、7-9、7-10、7-13、7-14本章小结本章小结1.二端口网络方程（二端口网络方程（6种形式）、参数（主要的种形式）、参数（主要的Z、Y、H、T四种参数）及参数的计算四种参数）及参数的计算Z参数：也叫开路阻抗参数，通过输入、输出端口开路法计算参数：也叫开路阻抗参数，通过
29、输入、输出端口开路法计算Y参数：也叫短路导纳参数，通过输入、输出端口短路法计算参数：也叫短路导纳参数，通过输入、输出端口短路法计算H参数：也叫混合参数，通过输入端口开路、输出端口短路参数：也叫混合参数，通过输入端口开路、输出端口短路 法计算法计算T参数：也叫传输参数，通过输出端口开路、短路法计算参数：也叫传输参数，通过输出端口开路、短路法计算2.互易二端口网络的等效互易二端口网络的等效Z1Z11 Z12 Z2Z12Z3Z22 Z12 并联连接宜采用并联连接宜采用Y参数计算参数计算 级联连接宜采用级联连接宜采用T参数计算参数计算 4.二二端端口口网网络络可可用用于于阻阻抗抗变变换换、输输入入/输输出出阻阻抗抗、转转移电压移电压/电流比电流比 Z =Z1+Z2 +Z3 +Zn 串联连接宜采用串联连接宜采用Z参数计算参数计算3.二端口网络的连接二端口网络的连接