微波技术基础PPT课件第二部分金属波导Ch18单口元.pptxVIP

第18章单口元件One-PortElement完成特殊功能的网络称为元件(Element)。在习惯上，我们常常采用网络理论来分析元件。在传输线理论中，已经介绍过传输A参数，这里将首先研究散射S参数。?

一、S散射参数由传输线理论已经导出：直接用入射波和反射波表示，其中(18-1)(18-2)

在本讲中，首先定义出入射波和散射波(a和b)。其中，散射波是广义的(理论上可以任意方向)反射波。01(18-3)02一、S散射参数

我们把上式中的称为归一化电压，称为归一化电流分别用u和i表示。则进一步写出01(18-4)02(18-5)03S散射参数04

功率后一项的实部显然等于0，于是可见物理意义是功率等于入射功率减去散射功率。(18-6)S散射参数

一、S散射参数S散射矩阵定义S散射矩阵与A矩阵有两点显著不同：一是S散射矩阵适合多端口(当然也满足双端口)网络；二是，象任何多端口网络一样，它必须是对称化定义(具体是流进每个端口的均是a，流出每个端口的均是b)

一、S散射参数图18-1散射矩阵

(18-7)1定义式(18-7)表明：S参数联系入射波和散射波，是广义的反射系数。2S散射参数3络对称时Sii=Sjj(18-8)网络互易时Sij=Sji(18-9)网络无耗时［I］－［S］+［S］=0(18-10)其中［I］——n阶单位矩阵2.S散射参数性质一、S散射参数

［］+——Hermite符号，表示共轭转置或转置共轭［］+=［*］T=(［］T)*01［证明］无耗条件具体为p=0，或aa*-bb*=0假如对于双口网络02一、S散射参数

于是，把多口网络的无耗条件写成即考虑到［a］激励的任意性，可知－［S］+［S］=0S散射参数

对于双口网络，输入反射系数Гin和负载反射系数ГL有关系［证明］注意到Гin和ГL的不对称性1(18-11)2S散射参数3

一、S散射参数图18-2双口网络散射参数［S］

且写出双口网络的［S］参数由上式中①得到又从上式②可知01S散射参数02

代入可得物理意义还以双口网络为例它表示端口2匹配时，端口1的反射系数。一、S散射参数

它表示端口1匹配时，由端口2到端口1的传输系数。与［A］参数之间的关系我们讨论归一化电流电压构成的［A］参数01(18-12)02S散射参数03

01图18-3双口网络的归一化［A］参数02S散射参数

很明显，A参数是不对称定义。S散射参数

写成矩阵形式01S散射参数02

这样01(18-13)02S散射参数03

1所谓单口元件，也就是向外只有一个端口，它是作为负载来应用的。作为网络它只须用一个反射系数ΓL来表示。2单口元件的一般讨论3(18-14)4图18-4单口元件

这里着重讨论三种：匹配负载短路负载失配负载这三种单口元件所要解决的主要矛盾各不相同。匹配负载——解决波反射和吸收两者之间的矛盾；短路负载——解决理想短路和活动间隙之间的矛盾；失配负载——解决宽带和反射系数变化之间的矛盾。二、单口元件的一般讨论

三、匹配负载称为理想的匹配负载，其功能是吸收功率。作为标准测量元件性能，构成无(实际上是小)反射系统。

功率小功率匹配负载?中功率匹配负载?大功率水负载频带宽带匹配负载?窄带匹配负载材料木材、石墨、羰基铁、吸收负载

1匹配负载可以采用S参数进行分析，实际上任何负载都可以认为是双口网络接终端——例如短路2图18-5匹配负载的S参数分析3单口元件的一般讨论

已经知道终接短路ΓL=－1，且要求Γin=01(18-15)2单口元件的一般讨论3

二、单口元件的一般讨论宽带型case1抵消型case2

不论是宽带型还是抵消型的，均存在反射S11和吸收之间的矛盾，要减少反射，必须S11↓，要增加吸收,S12S21↓，但是S12S21的减少必须会增加S11(材料特性阻抗突变)。?01单口元件的一般讨论01

图18-6磁流体发电Waveguide二、单口元件的一般讨论

采取的措施是外形渐变(劈形、楔形)，材料的Z0不能过大。01Note：如果我们限于讨论电损耗，那么首先必须有σ才会有损耗。02σ成份愈大则损耗愈大，从这个意义上，理想导体