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如何求解二端口网络的策动点函数?

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:利用A参数方程可以很方便地求出网络的策动点函数。根据A参数方程可得两式相除,并将代人可得描述输入阻抗特性的策动点函数为因为二端口网络的输出阻抗,解A参数方程可得两式相除,并将代入可得二端口网络在使用的过程中不仅要起到传输信号的作用,通常还充当阻抗变换器的角色,以实现信号源和负载的阻抗匹配。用MATLAB编写的计算程序为该程序运行的结果为说明在特定的参数下,二端口网络可输出的最大功率为8。

如何求解二端口网络的策动点函数?

利用A参数方程可以很方便地求出网络的策动点函数。根据A参数方程可得

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两式相除,并将978-7-111-38850-0-Part01-875.jpg代人可得描述输入阻抗特性的策动点函数为

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因为二端口网络的输出阻抗978-7-111-38850-0-Part01-877.jpg,解A参数方程可得

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两式相除,并将978-7-111-38850-0-Part01-879.jpg代入可得

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二端口网络在使用的过程中不仅要起到传输信号的作用,通常还充当阻抗变换器的角色,以实现信号源和负载的阻抗匹配。在信号源和负载阻抗匹配的条件下,根据式(4-34)和式(4-35)可得

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ZL代入Zs的表达式中,Zs代入ZL的表达式中,整理可得

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由式(4-36)和式(4-37)所确定的阻抗分别称为二端口网络的输入端口和输出端口特性阻抗,也称为影像阻抗。由上面的讨论可见,二端口网络的影像阻抗完全由网络的A参数来确定,与信号源和负载的特性无关,选择合适的A参数可以实现信号源和负载端口的阻抗匹配。

【例4-6】 在图4-9a所示的二端口网络中,设线圈的互感作用可忽略,求二端口网络在功率匹配的条件下,电感分压系数和电容分压系数的关系。

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图4-9 例4-6的电路图

解 为了研究图4-9a所示的二端口网络在功率匹配的条件下,电感分压系数和电容分压系数的关系,可以将图4-9a所示的二端口网络看成是图4-9b所示的二端口网络的级联,根据例4-2的结论可得图4-9b所示的二端口网络A1参数矩阵

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根据例4-1的结论可得图4-9b所示的二端口网络A2参数矩阵为

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二端口网络链接处的特征是u2=u3,-i2=i3。根据叠加定理,在输入端和输出端开路的情况下,根据i1=i4=0的条件可得

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由此可得输出端口与输入端口电压之比为

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在功率匹配的条件下,信号源内阻Rs上所消耗的功率等于负载电阻RL所吸收的功率,根据功率和电压的关系可得

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整理可得

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由此可得电感分压系数和电容分压系数的关系为

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该结论与例2-13的结论相同。用MATLAB编写的计算程序为

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该程序运行的结果为

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【例4-7】 在图4-10所示的电路中,已知二端口网络的Z参数为978-7-111-38850-0-Part01-893.jpg,理想变压器的变比为n∶1,求该电路可以输出的最大功率。(www.xing528.com)

解 利用戴维南定理和阻抗匹配的条件可以求出该电路输出的最大功率,利用二端口网络的理论求解戴维南定理的问题要用到网络的A参数方程,利用叠加定理可以很方便地求出理想变压器的A参数方程为

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图4-10 例4-7图

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根据Z参数转A参数的公式可得二端口网络的A参数方程为

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根据电路级联的关系,可以求出系统总的A参数为

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系统的A参数方程为

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系统的输入阻抗为

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输出端开路时的输入阻抗为

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输出端开路时,输入端的电流和电压为

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求解A参数方程可得电路的开路电压为

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输出端短路时

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输出端短路时,输入端的电流和电压为

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输出端短路时电路的短路电流为

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二端口网络的输出阻抗为

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根据阻抗匹配的关系可得二端口网络输出的最大功率为

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设电路的Z参数为978-7-111-38850-0-Part01-908.jpg变压器的变比n=1/2,Is=10A,Rs=2Ω。用MATLAB编写的计算程序为

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该程序运行的结果为

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说明在特定的参数下,二端口网络可输出的最大功率为8。

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