雙口網(wǎng)絡(luò)概述與分析

雙口網(wǎng)絡(luò)(two-port network) 只具有兩個(gè)外接端口的電路，又稱二端口網(wǎng)絡(luò)。

端口數(shù)n等于2的多端網(wǎng)絡(luò)。又稱雙口。兩個(gè)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)有無(wú)源和有源、線性和非線性、時(shí)不變和時(shí)變之分，它既可能是一個(gè)異常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，也可能是相當(dāng)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)。變壓器、放大器等的電路模型都可歸結(jié)為雙口網(wǎng)絡(luò)。在電路圖上，二端口網(wǎng)絡(luò)可統(tǒng)一表達(dá)成圖中所示形式。表達(dá)4個(gè)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(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)可以有6組不同形式的方程。其矩陣形式與多端網(wǎng)絡(luò)的約束關(guān)系類似。6組方程右端變量前的4個(gè)系數(shù)稱為二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，共6組，分別稱為短路導(dǎo)納參數(shù) 、開路阻抗參數(shù)、第一類混合參數(shù)、第二類混合參數(shù)、傳輸參數(shù)和反向傳輸參數(shù)。6組參數(shù)都可用來(lái)表征二端口網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)究竟選用哪一組參數(shù)，視具體情況而定。電子電路中會(huì)經(jīng)常遇到二端口網(wǎng)絡(luò)的相互連接。它們之間的連接有5種方式，分別為串聯(lián)、并聯(lián)、串-并聯(lián)、并-串聯(lián)和級(jí)聯(lián)。這樣連接而成的網(wǎng)絡(luò)仍為二端口網(wǎng)絡(luò)。例如，電力系統(tǒng)中用于模擬遠(yuǎn)距離輸電線的鏈型電路就是一些二端口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)而成的。

雙口網(wǎng)絡(luò)的外部特性，即端口上電壓、電流之間的關(guān)系，可以用有兩個(gè)方程的方程組來(lái)表示。由于可以用I1、U2、I1、I2中的任意兩個(gè)量來(lái)表示另外兩個(gè)，所以有 多種組合，表1列出了常用的五種雙口網(wǎng)絡(luò)方程。這些 方程組中的系數(shù)稱作雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù);這幾套參數(shù)都是 描述雙口網(wǎng)絡(luò)外部特性的，它們之間可以相互換算。這些參數(shù)都是網(wǎng)絡(luò)某一端口開路或短路時(shí)，端口電壓、電 流等電量之比。例如在Z參數(shù)中，Z11是2-2'端口開路時(shí)U1與I1之比，記作Z11=U1/I1|I2=0，類似地有Z22=U2/I2|I1=0，Z12=Ul/I2|I1=0，Z21 =U2/I1|I2=0等，它們都是端口開路時(shí)電壓與電流之比，所以又稱Z參數(shù)為開路阻抗參數(shù)。同樣，在Y參數(shù)中有Y11=I1/U1|U2=0，Y22=I2/U2|U1=0 ，Y12=I1/U2|u1=0，Y21=I2/U1|U2=0，它們都是端口短路時(shí)電流與電壓之比，所以又稱Y參數(shù)為短路導(dǎo)納參數(shù)。雙口網(wǎng)絡(luò)的具體電路給定以后，它的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)也就隨之確定。

雙口網(wǎng)絡(luò)的外部特性有時(shí)還用影像參數(shù)和散射參數(shù)來(lái)描述。影像參數(shù)是在端口終接影像阻抗負(fù)載條件 下定義的。它是網(wǎng)絡(luò)影像參數(shù)設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)。散射參數(shù)是在端口終接實(shí)際負(fù)載條件下定義的，常用于微波網(wǎng)絡(luò)以及濾波器、匹配網(wǎng)絡(luò)等的分析設(shè)計(jì)。若兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)的某一套參數(shù)對(duì)應(yīng)相等，則這兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)等效。利用雙口網(wǎng)絡(luò)等效，可以減少網(wǎng)絡(luò)元件數(shù)目，使元件數(shù)值大小適當(dāng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為合理，還可使理論研究工作得到簡(jiǎn)化。