利用A参数方程可以很方便地求出网络的策动点函数。根据A参数方程可得
两式相除,并将代人可得描述输入阻抗特性的策动点函数为
因为二端口网络的输出阻抗,解A参数方程可得
两式相除,并将代入可得
二端口网络在使用的过程中不仅要起到传输信号的作用,通常还充当阻抗变换器的角色,以实现信号源和负载的阻抗匹配。在信号源和负载阻抗匹配的条件下,根据式(4-34)和式(4-35)可得
将ZL代入Zs的表达式中,Zs代入ZL的表达式中,整理可得
由式(4-36)和式(4-37)所确定的阻抗分别称为二端口网络的输入端口和输出端口特性阻抗,也称为影像阻抗。由上面的讨论可见,二端口网络的影像阻抗完全由网络的A参数来确定,与信号源和负载的特性无关,选择合适的A参数可以实现信号源和负载端口的阻抗匹配。
【例4-6】 在图4-9a所示的二端口网络中,设线圈的互感作用可忽略,求二端口网络在功率匹配的条件下,电感分压系数和电容分压系数的关系。
图4-9 例4-6的电路图
解 为了研究图4-9a所示的二端口网络在功率匹配的条件下,电感分压系数和电容分压系数的关系,可以将图4-9a所示的二端口网络看成是图4-9b所示的二端口网络的级联,根据例4-2的结论可得图4-9b所示的二端口网络A1参数矩阵为
根据例4-1的结论可得图4-9b所示的二端口网络A2参数矩阵为
二端口网络链接处的特征是u2=u3,-i2=i3。根据叠加定理,在输入端和输出端开路的情况下,根据i1=i4=0的条件可得
由此可得输出端口与输入端口电压之比为
在功率匹配的条件下,信号源内阻Rs上所消耗的功率等于负载电阻RL所吸收的功率,根据功率和电压的关系可得
整理可得
由此可得电感分压系数和电容分压系数的关系为
该结论与例2-13的结论相同。用MATLAB编写的计算程序为
该程序运行的结果为
【例4-7】 在图4-10所示的电路中,已知二端口网络的Z参数为,理想变压器的变比为n∶1,求该电路可以输出的最大功率。(www.xing528.com)
解 利用戴维南定理和阻抗匹配的条件可以求出该电路输出的最大功率,利用二端口网络的理论求解戴维南定理的问题要用到网络的A参数方程,利用叠加定理可以很方便地求出理想变压器的A参数方程为
图4-10 例4-7图
根据Z参数转A参数的公式可得二端口网络的A参数方程为
根据电路级联的关系,可以求出系统总的A参数为
系统的A参数方程为
系统的输入阻抗为
输出端开路时的输入阻抗为
输出端开路时,输入端的电流和电压为
求解A参数方程可得电路的开路电压为
输出端短路时
输出端短路时,输入端的电流和电压为
输出端短路时电路的短路电流为
二端口网络的输出阻抗为
根据阻抗匹配的关系可得二端口网络输出的最大功率为
设电路的Z参数为变压器的变比n=1/2,Is=10A,Rs=2Ω。用MATLAB编写的计算程序为
该程序运行的结果为
说明在特定的参数下,二端口网络可输出的最大功率为8。
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