实验三 二端口网络各参数的测算及验证

实验报告三 二端口网络各参数的测算及验证

1、电路课程设计目的

（1）测量二端口网络的开路阻抗参数、短路导纳参数、传输参数等；

（2）验证等效二端口网络的传输参数与级联的两个二端口网络传输参数之间的关系。

2、设计电路原理与说明 具有两对引出端钮的网络，如果每一对端钮都满足从一端流入的电流与另一端流出的电流为同一电流的条件时，则将这样的一对端钮称为端口，上述条件称为端口条件。只有满足端口条件的四端网络才可称为二端口网络或双口网络，否则只能称为四端网络。用二端口概念分析电路时，仅对二端口处的电流、电压之间的关系感兴趣，这种相互关系可以通过一些参数表示，而这些参数只取决于构成二端口本身的元件及它们的连接方式。一旦确定表征这个二端口的参数后，当一个端口的电流、电压发生变化，再求另外一个端口的电流、电压就比较容易了。 设计二端口网络电路图如下

()1000rad s ω=

图一

开路阻抗参数（Z 参数）理论计算：

当I 2 =0时，受控源与电容并联再与电阻串联

()1111112I j I I U ⨯-⨯+= ()11212j I I U -⨯+=

21110

113I U Z j I ==

=-

22210

1

3I U Z j I ==

=-

当I 1=0时，受控源电阻均不作用，电路中只有电容作用

12U U = 11120

2

1I U Z j I ==

=-

12220

2

1I U Z j I ==

=-

131 3.16213131j j Z j j --⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭

短路导纳参数（Y 参数）理论计算： 当U 2=0时，电容短路不作用

111U I =⨯ 11220I I I ++= 21110

1

1U I Y U ==

=

22210

1

3U I Y U ==

=-

当U 1=0时，电阻、电容、受控源并联

()221U I =⨯-

112221I I I j U ++=⨯ 11120

21U I Y U ==

=-

12220

2

3U I Y j U ==

=+

1

111333 3.162Y j -⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪-+⎝⎭⎝⎭

传输参数（T 参数）理论计算：

()210213

I U j A U -==

=+

()2102

3

I I j C U -==

=

()210

213

U U B I ==

=- ()

210213

U I D I ==

=

- 11 1.0540.3333310.3330.33333j T j ⎛⎫

+ ⎪⎛⎫==

⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭

两个上述二端口网络级联的T 参数理论值为：

874 1.1810.45899

99'1410.4580.15799

99j j T T T j j ⎛⎫++

⎪⎛⎫

=⋅==

⎪ ⎪ ⎪⎝⎭-++

⎪⎝⎭

3电路课程设计仿真内容与步骤及结果 （1）将图一中的电气元件接好；

（2）1-1’端口接入电源，2-2’端口开路，测量U 2 I 1 ；

图二

1111220 3.16269.571

U Z I =≈= 2211208.71

3.00069.571

U Z I =≈= （3）1-1’端口开路，2-2’端口接入电源，测量U 1

I 2 ；

图三

1122220 1.000220.002

U Z I =≈= 2222220

1.000220.002

U Z I =≈= （4）1-1’端口接入电源，2-2’端口短路，测量I 1 I 2 ；

图四

11112201220

I Y U === 22116603220

I Y U === （5）1-1’端口短路，2-2’端口接入电源，测量I 1 I 2 ；

图五

11222201220

I Y U === 2222695.702 3.162220

I Y U =≈= （6）由图二有

12220

1.054208.710

U A U =≈= 1269.5710.333208.710

I C U =≈= 由图四有

122200.333660

U B I =≈= 122200.333660

I D I =≈= （7）将两个上述二端口网络级联，组成新的二端口网络

（8）将新的二端口网络的1-1’端口接入电源，2-2’端口开路，测量U 2 I 1 ；

图六

12220 1.181'186.262

U A U =≈=

1 2

85.332

0.458' 186.262

I

C U

=≈=

（9）将新二端口网络的1-1’端口接入电源，2-2’端口短路，测量I

1 I

2

；

图七

1 2

220

0.458' 480.220

U

B I

=≈=

1 275.460

0.157' 480.220

I

D

I

=≈=

4、仿真结果与理论分析对比及仿真中的注意事项

仿真结果与理论计算完全符合，不仅验证了Z、Y、T等参数的计算结果，而且也验证了等效二端口网络的传输参数与级联的两个二端口网络传输参数之间的关系。从而进一步理解了所学知识。理论计算与仿真共用同一套计算公式，故误差很小。在仿真中，由于电路中设计到了受控源，接线时一定要注意受控关系，并准确把握正负极的接法，否则很容易导致出错。在两个二端口级联时，由于电气元件较多，要注意电路连接顺序，尽量把线路接的简单明了。

5、电路课程设计总结

这次仿真与一次电路实验有相近之处。但当时由于元器件的限制，设计电路受到很大局限，而且没有受控源。这次因为是仿真实验，元器件应有尽有，可以充分利用来进行设计仿真，探索二端口网络各个参数的特性。仿真安全性高，接线方便，成本低廉，可以说这次的仿真还是很成功的。其中不仅涉及到电阻、电容等常规器件，更是加入了受控源。使得我们对于不符合互易定理的二端口网络有了进一步研究，进一步领会了所学知识的内涵。