不含独立源,可以含有受控源的线性网络

一端口网络及其参数

端口条件:
无源一端口网络参数:
- 电阻(电导)
- 阻抗(导纳)
含源一端口网络参数:
- 戴维南
- 诺顿
双端口网络开路参数(Z参数)
用双口网络的端口电流I1、I2来表示端口电压U1、U2,则可得到一组以开路参数表示的基本方程
或写成矩阵形式:

Z参数的计算
实际计算Z参数时,可以采取一个端口施加电压,另一端口开路的方式。





例如, 可以理解为2👉1的转移阻抗,实际计算中可以在2端加恒流源,1端测量电流
记忆方法:如果能够列写出方程,就能够直观的看出来如何利用开路、短路去计算电路参数
互易定理
互易定理的同时如上所示。
当双口网络中不含受控源的时候,由互易定理知:
对称双口网络
如果双口网络的两个端口互换位置后与外电路相连,其特性完全相同,称为对称双口网络
对于对称双口网络,显然有:
对于一个对称的且不含受控源(符合互易定理)的双口网络,只需要两个参数就足以表达
双端口网络的短路参数(Y参数)

用双口网络的端口电压U1、U2来表示端口电流I1、I2,则可得到一组以短路参数表示的基本方程:
或写成矩阵形式:
Y参数的计算

实际计算Y参数时,可以采取一个端口施加电压,另一端口短路的方式:
解题时先写出矩阵形式,很容易即可推出下列关系
其中U₂=0表示2端短路,U₁=0表示1端短路。
以下是每个Y参数的物理含义:
- Y₁₁:输入导纳 - 当输出端短路(U₂=0)时,输入端电流与输入端电压的比值,反映了输入端的导纳特性
- Y₁₂:反向转移导纳 - 当输入端开路(U₁=0)时,输入端电流与输出端电压的比值,表示输出端电压对输入端电流的影响
- Y₂₁:正向转移导纳 - 当输出端短路(U₂=0)时,输出端电流与输入端电压的比值,表示输入端电压对输出端电流的影响
- Y₂₂:输出导纳 - 当输入端开路(U₁=0)时,输出端电流与输出端电压的比值,反映了输出端的导纳特性
互易双口网络
根据互易定理:
在Y参数的定义中,我们取:
将这两组条件代入互易定理中:
由于U₁和U₂可以任意取值,我们令他们相等。因此:
这就证明了对于互易双口网络,。
不含受控源的双口网络满足互易定理
对称双口网络
对于对称双口网络,由于其物理特性相同,显然有:
结合互易定理(对于不含受控源的网络):
对于一个对称的且不含受控源的双口网络,Y参数矩阵同样只需要两个参数就可以完全表达
与Z参数的关系
Z参数和Y参数用矩阵表示时互为逆矩阵
证明过程是显然的:


双端口网络的传输参数(T参数)
由Y参数引出T参数
Y参数方程的形式为:
为了得到T参数方程,我们需要用U₁和I₁来表示U₂和-I₂。首先从第二个方程开始:
将此式代入第一个方程:
整理后得到T参数方程:
传输参数的标准方程形式为:
其中ABCD用Y参数表示为:
写成矩阵形式:
有两点需要注意:
- 式中是使用输出量来表示输入量
- 输出端电流表示为 ,主要考虑负载端参考方向习惯上取为关联参考方向
如右图所示,上面是双口网络所规定的参考方向;下面是使用传输参数时,我们一般假定的参考方向
由此不难理解I2的‘-’

T参数的计算
计算双口网络的传输参数可以通过把网络输出端开路和短路后获得。
每个T参数的物理意义如下:
- A:电压传输系数 - 当输出端开路(I₂=0)时的电压传输比 U₁/U₂
- B:传输阻抗 - 当输出端短路(U₂=0)时的输入电压与输出电流之比 -U₁/I₂
- C:传输导纳 - 当输出端开路(I₂=0)时的输入电流与输出电压之比 I₁/U₂
- D:电流传输系数 - 当输出端短路(U₂=0)时的电流传输比 -I₁/I₂
通过开路和短路计算T参数的方法:
1. 输出端开路(I₂=0):
2. 输出端短路(U₂=0):
互易性
以上即使互易双口网络传输参数的特征式,即T的行列式为1:
对称性
对于对称双口网络,A=D。结合互易性可得:
传输参数的行列式等于1:
对称双口网络的传输参数矩阵形式为:
其中满足:
这表明对称双口网络的传输参数矩阵也只需要三个独立参数就可以完全表示。
输入输出端口互换
一般情况
以下是双端口网络的传输参数(T参数)的输入输出关系方程:
左侧方程组(用输出量表示输入量):
右侧方程组(用输入量表示输出量):
满足互易性
当互易性成立时,|T| = AD-BC = 1,因此方程可以简化为:
这种情况下,输入输出端口互换后的传输参数矩阵为原矩阵的逆矩阵:
(A、D对角线互换)
满足对称性
对于对称双口网络,当满足对称性时,输入输出端口互换后的传输参数矩阵会与原矩阵完全相同:
这是因为对称双口网络满足 A=D,且输入端和输出端完全等效。
入端阻抗

当22'端接负载时,11'端口的入端等效阻抗可以通过以下步骤推导:
1. 负载条件:在22'端接入负载时,有:
2. 代入T参数方程:将负载条件代入传输参数方程:
3. 计算入端阻抗:入端阻抗定义为,由上述方程可得:
这个表达式给出了双端口网络接负载时的入端等效阻抗。
特殊情况:
- 当输出端开路()时:
- 当输出端短路()时:
双端口网络的混合参数(H参数)
H参数定义了输入电压U₁和输出电流I₂与输入电流I₁和输出电压U₂之间的关系:
矩阵形式可表示为:
注意这里的电流、电压时反过来的!
其中:
- H₁₁:输入阻抗(输出端开路时)
- H₁₂:反向电压传输比(输入端开路时)
- H₂₁:正向电流传输比(输出端开路时)
- H₂₂:输出导纳(输入端开路时)
混合参数H的计算
H参数可以通过以下测试条件计算:
1. 输出端开路(I₂=0)时:
2. 输入端开路(I₁=0)时:
其中:
- H₁₁ 的单位为Ω(欧姆)
- H₁₂ 为无量纲
- H₂₁ 为无量纲
- H₂₂ 的单位为S(西门子)
和开路参数Z的关系

互易性
对于互易电路,有:
所以显然有:
对称性
似乎对称电路默认也具有互易性,也就是满足不含有受控源的条件?





注意到,由于电路不含受控源,所以有 ,实际解题时这可以减少计算量
