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图片1

如图片1所示,是一个二端口网络,其中若将端口

和端口
的电压和电流两两组合

不考虑顺序地分别作为输出和输入的话总共有

中组合方式,所以,我们的二端口网络总共有
种表示方法,但无论哪种方式,都具有通式形式:

其中:

  • 输出矢量;

  • :电源项;
  • :传输矩阵;
  • :输入矢量。

且有

,则:

下面我们来逐一介绍这

种表示方式。
参数表示法

其中:

,则:
参数表示法

其中:

,则:
参数表示法

其中:

,则:
参数表示法

其中:

,则:
参数表示法

其中:

,则:
参数表示法

其中:

,则:

传输矩阵的转换关系

假设 一个二端口网络具有所有的

种参数表示形式,则这
种参数表示形式的传输矩阵之间由以下转换关系:
图片1.2
图片1.3

其中:

。所以如果一个二端口网络的
种参数表达形式都存在的话那么

求出其中一种参数表达形式就可以通过图片1.2和图片1.3中的变换公式得到其他五种参数表达形式

一个更加弱的条件是一个二端口网络的

种参数表达形式不一定都存在,此时仍可以使用图片1.2和图片1.3中的变换公式。具体地,如果一个网络的
传输函数为
,则该网络的
传输矩阵必然不存在,但其其他参数的表达方式也许存在,此时便可用上表中的变换公式求得该网络的其他参数表达形式。

互易定理

设一线性的代数二端网络模型,其支路分别编号为

,其中
为该网络中总的支路个数,其支路方程方程具有以下形式:

其中,矩阵

均为对称矩阵。在该网络中可以额外的添加两个编号分别为
的支路。这两条支路可以夹在任意两个节点之间,也可以通过对已存在元件的支路进行拆分,然后加进去。添加新的支路之后的网络称为扩展网络。

现在我们考察这个扩展网络的两个不同的解

,这两个解隶属于支路
上的不同的电源配置。这些解可以表示为:

则有解:

图片2.1
图片2.2
图片2.3

在图片2.1—图片2.3中,全部电压源的电压为

;全部电流源的电流 为

由于图片2.1和图片2.2均满足扩展网络的割集方程和回路方程,因此基于Tellegen定理有:

由式

则:

现在:

,则:
,则:
,则:

分析一个二端口网络的重要前提:

  • 网络中的

    元件均为线性,且允许具有线性受控源;
  • 不含独立电源;
  • 初值为零,即复频域中不含初值电源;
  • 约定参考方向(对于端口而言是关联参考方向)。

算例(一)

图片3.1
图片3.2

给定如图片3.1和图片3.2所示的网络,其中包含线性时不变的元件

,且在图片3.1所示的网络中还包含了一个理想的、非受控的电流源
,在图片3.2所示的网络中还包含了一个理想的、非受控的电压源
。在图片3.1所示的网络中,已知有传递函数
,请使用该传递函数确定图片3.2所示网络的传递函数

由于已知传递函数,所以可以确定图片3.1所示的网络中的动态元件的初值均为

,并且该网络中不含受控源且
均为线性时不变元件,则可使用互易定理。首先我们需要先选择端口,如图片3.3所示:
图片3.3

其中,Tor(端口)。现在端口加上电源:

则由式

可得:

而在图片3.2中,有

,所以:

算例(二)

图片3.4

如图片3.4所示的二端口网络模型,其中包含线性时不变的元件

,两个理想的、非受控的电流源
和一个理想的线性受控源
。请确定该网络的
参数模型:

首先是暴力列方程法:

联立式

可得:

且:

联立式

可得:

我们可以先求解该网络的

参数模型,然后通过图片1.3中的
参数模型与
参数模型转换关系转化成
参数模型。我们可以使用节点电压法求解传输矩阵
。为了能使用节点电压法我们需要在两个端口都加上理想电流源,并且将受控电压源对图片3.5中的割集
进行搬移,最后将所有的支路都表示为等效电流源的形式:
图片3.5

于是我们可以对图片3.5列写节点电压方程组:

由于

,所以,我们可对式
进行标准化:

所以图片3.4所示的二端口网络模型的

参数模型为:

其中:

可见,由于

,所以图片3.4所示网络模型的
参数模型存在,可使用图片1.3中的变换关系进行变换的得到。

对于电源项

,我们还需要单独求解一遍:

需要额外端口信息_二端口网络及算例相关推荐

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