实验九 双口网络参数的测定

实验九双口网络参数的测定
一、实验目的
1. 加深理解双口网络的基本理论。

2. 掌握直流双口网络传输参数和混合参数的测量方法。

3. 验证互易双口的互易条件和对称互易双口的对称条件。

二、原理说明
1. 双口网络的基本理论
根据需要将其拆分为两个单口网络和一个双口网络。

对双口网络来说它的每一个口端都只有一个电流变量和一个电压变量。

在电路参数未知的情况下，我们可以通过实验测定方法，求取一个极其简单的等值双口电路来替代原双口网络，此即“墨盒理论”的基本内容。

2.双口网络参数方程
9-1所示的无源双口网络，四个电压电流变量之间的关系，可以用多种形式的参数方程来表示。

本实验只研究传输参数方程和混合参数方程。

①传输(T)参数方程
以输出口变量U2、I2为自变量，输入口变量U1、I1为应变量，采用关联参考方向，可以列出传输型参数方程：
U1＝AU2-BI2
I1＝CU2-DI2
式中A、B、C、D为双口网络的T参数。

②混合(H)参数方程
以入口电流I1和出口电压U2为自变量，入口电压U1和出口电流I2为应变量的混合型参数方程为：
U1=H11I1+H12U2
I2=H21I1+H22U2
式中H11、H12、H21和H22为双口网络的H参数。

3.双口网络参数的测试
(1)同时测量法
传输方程中四个T 参数
0I 221
==
U U A 0 U I 221==U B 0I I 22
1
==
U C 0 U I I 221==D 故可在输出端(I 2=0)或短路(U 2=0)的情况下，在输入口加上电压，在两个端口同时测
量其电压、电流值，即可求出四个T 参数，这种方法称之为同时测量法。

(2)混合测量法
混合型参数方程中的四个H 参数
0 U I U H 21111==
0I U U H 12
1
12== 0 U I I H 21221==
I U I H 122
22==
因此四个H 参数可以先在输入口加上电压，将输出端短路(U 2=0)，测出U 1、I 1和I 2；再在输出口加电压，将输入端开路(I 1=0)，测出U 2、I 2和U 1，再计算得出，这种方法称之为混合测量法。

(3)分别测量法
在实际测量由远距离输电线构成的双口网络的参数时，采用同时测量法或混合测量法就很不方便，这时可采用分别测量法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入端测量电压和电流。

由传输方程可得：
C
A
211
100I I U R =
== D
B
21
1
1S 0 U I U R ===
然后将输入口开路和短路在输出口加电压并测量，此时有：
C
D
222
200I I U R =
== A
B
12
2
2S 0 U I U R ===
R 10、R 1S 、R 20、R 2S 分别表示一端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻。

4、互易双口网络和对称双口网络
①我们把只含有R 、L 和C 的无源双口网络定义为互易双口，含受控源的双口通常是非互易的。

图9-2所示电路为互易T 形网络。

根据互易定理可知：互易双口的任一组参数中只有三个是独立的。

互易条件：△T =AD-BC=1 或h 21=-h
12
②如果一个互易网络，它的两个端口可以交换而端口电压、电流的数值不变，这个网络便是对称的。

图9-3所示电路为对称互
易π形网络。

对称双口的任一组参数中只有两个是独立的，除了满足互易条件以外，还满足对称条件：
A=D 或△h =h 11h 22+h 122=1
5、双口网络的级联
由电路分析理论可知两个子双口可以进行互联(串联、并联和级联)，互联后的网络仍为双网络。

本实验只研究两个双口的级联，即一个双口的输出与另一个双口的输入口相连。

级联后的双口传输参数与两个子双口传输参数之间的关系可用矩阵表示为：
T=T a ·T b =⎥⎦⎤⎢
⎣⎡1111D C B A ⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡D C B A D C B A 2222 即 A=A 1A 2+B 1C 2 B=A 1B 2+B 1D 2
C=C 1A 2+D 1C 2 D=C 1B 2+D 1D 2 三、实验设备
本实验的两个双口网络分别如图9-2a 和图9-3a 或图9-2b 和图9-3b 所示，用户可根据自己使用的实验挂箱选择其中的一组。

电源采用直流稳压电源，选用图9-2a 、9-3a 时，
输出电压调至12V；选用图9-2b，9-3b时，输出电压调至8V。

1. 按同时测量法分别测定两个双口网络的T参数，数据记入表9-1中，并列出它们的传输方程、验证互易条件和对称条件。

表9-1同时测量法
2.将两个双口网络级联后，用分别测量法和混合测量法，测量级联后的双口网络的四个T参数A、B、C、D和四个H参数，并验证互易双口条件和级联后的双口T参数与两个子双口T参数之间的关系，数据和计算结果一并记入表9-2中。

五、实验注意事项
1. 用电流插头插座测量电流时，要注意判别电流表的极性及选取合适的量程(根据所给的电路参数，估算电流表量程)。

2. 两个双口网络级联时，应将一个双口网络Ⅰ的输出端与另一个双口网络Ⅱ的输入端联接。

3. 电流插头与插孔的接触要好，否则会影响测试结果。

六、预习思考题
1. 试述双口网络同时测量法、混合测量法及分别测量法的测量步骤、优缺点及其适用情况。

2. 本实验方法可否用于交流双口网络的测定？
3. 互易双口网络的互易条件是什么?对称互易双口网络的对称条件是什么?
七、实验报告
1. 完成对数据表格的测量和计算任务，注意有效位数的取舍给计算带来的误差。

2. 根据所求参数，分别列写三个网络的T参数方程和H参数方程。

3.验证级联后等效双口网络的传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。

4. 由测得的参数判别本实验网络是否是互易网络和对称网络。

5. 总结、归纳双口网络的测试技术。