实验12二端口网络参数的测定

实验12 二端口网络参数的测定

一、实验目的

1．加深理解双口网络的基本理论。

2．学习双口网络Y 参数、Z 参数及传输参数的测试方法。

3．深入理解双口网络的三种不同连接方式：级联(链联)，串联和并联，掌握部分双口网络的参数与其组成的复合双口网络的相应参数间的关系。

二、原理说明

1．如图2-12-1所示的无源线性双口网络，其两端口的电压、电流四个变量之间关系，可用多种形式的参数方程来描述。

图2-12-1

（1）若用Y 参数方程来描述，则为

()()()()

，即输入端口短路时

令，即输入端口短路时令，即输出端口短路时令，即输出端口短路时令其中0I 0I 0I 0I 1

2

2221

21122

12212

111122212122121111==

======+=+=U

U Y U U Y U U Y U U Y U Y U Y I U Y U Y I

由上可知，只要在双口网络的输入端口加上电压，令输出端口短路，根据上面的前两个公式即可求得输入端口处的输入导纳Y 11和输出端口与输入端口之间的转移导纳Y 21。 同理，只要在双口网络的输出端口加上电压，令输入端口短路，根据上面的后两个公式即可求得输出端口处的输入导纳Y 22和输入端口与输出端口之间的转移导纳Y 12。

（2）若用Z 参数方程来描述，则为

()()()()

，即输入端口开路时

令，即输入端口开路时令，即输出端口开路时令，即输出端口开路时令其中0U Z 0U Z 0U Z 0U 1

2

2221

21122

12212

111122212122121111==

======+=+=I

I I

I I I I

I Z I Z I Z U I Z I Z U

由上可知，只要在双口网络的输入端口加上电流源，令输出端口开路，根据上面的前两个公式即可求得输出端口开路时输入端口处的输入阻抗Z 11和输出端口与输入端口之间的开路转移阻抗Z 21。

同理，只要在双口网络的输出端口加上电流源，令输入端口开路，根据上面的后两个公式即可求得输入端口开路时输出端口处的输入阻抗Z 22和输入端口与输出端口之间的开路转移阻抗Z 12。

（3）若用传输参数（A 、T ）方程来描述，则为

()()()()

，即输出端口短路时

令，即输出端口开路时

令，即输出端口短路时

令，即输出端口开路时

令其中0I D 0I C 0U B 0U A 2

21s 2

20

102

21s 2

20102

2122

1=-=

===-=

==

-=-=U

I I

U

U I I

U

DI

CU I BI AU U s

s

由上可知，只要在双口网络的输入端口加上电压，令输出端口开路或短路，在两个端口同时测量电压和电流，即可求出传输参数A 、B 、C 、D ，这种方法称为同时测量法。

2．测量一条远距离传输线构成的双口网络，采用同时测量法就很不方便，这时可采用分别测量法，即先在输入端口加电压，而将输出端口开路或短路，在输入端口测量其电压和电流，由传输方程得

()

()

，即输出端口短路时

令，即输出端口开路时令00111101010===

===2

s

s s 2U D

B I U R I

C A I U R

然后在输出端口加电压，而将输入端口开路或短路，在输出端口测量其电压和电流，由

传输方程得

()，即输入端口开路时

令0I 1

202020==-=

C D I U R

()，即输入端口短路时

令0U 1

222==

-=

A

B I U

R s

s

s

R 10、R 1s 、R 20、R 2s 分别表示一个端口开路或短路时另一端口的等效输入电阻，对于无源线性双口网络，这四个参数只有三个是独立的，即

20

10

221CR D R A C AR B R R R A BC AD s s 2010==

=-=

=-参数为

至此，可求得四个传输

3．双口网络有三种不同的连接方式：级联(链联)，串联和并联，分别如下图2-12-2的(a)， (b)和(c)所示。 (a)

（b ） （c ）

图2-12-2

（1）双口网络级联后的等效双口网络，如上图2-12-2的(a)所示。其传输参数亦可采用

前述方法之一求得。从理论推得两双口网络级联后的传输参数与两个级联的双口网络的传输参数之间关系为

D D B C C D A C D B B A C B A A D C B A D C B A D C B A '

''+'''='''+'''='''+'''='''+'''=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡''''''''⎥⎦⎤⎢⎣⎡''''=⎥⎦⎤⎢⎣⎡D C B A 即

（2）双口网络串联后的等效复合双口网络，如上图2-12-2(b)所示，其Z 参数亦可采用前述求Z 参数的方法求得。从理论推得复合双口网络的Z 参数与两个串联的部分双口网络的Z 参数之间关系为

2222

222121

211212

121111

112221

121122

21

12

11

22211211Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z ''+'=''+'=''+'=''+'=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡''''''''+⎥⎦⎤⎢⎣⎡''''=⎥⎦⎤⎢⎣⎡即

（3）双口网络并联后的等效复合双口网络，如上图2-12-2(c)所示，其Y 参数亦可采用前述求Y 参数的方法求得。从理论推得复合双口网络的Y 参数与两个并联的部分双口网络的Y 参数之间关系为

2222

222121

211212

121111

112221

121122

21

12

11

22211211Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ''+'=''+'=''+'=''+'=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡''''''''+⎥⎦⎤⎢⎣⎡''''=⎥⎦⎤⎢⎣⎡即

三、实验设备

表2-12-1

四、实验内容

双口网络的实验电路如图2-12-3所示。将直流稳压电源的输出电压调到10V ，作为双口网络的输入。

1．用同时测量法测量双口网络Ⅰ的Y 参数、Z 参数及传输参数，将测量与计算结果记录于表2-12-2中。