双口网络概述与分析

双口网络(two-port network) 只具有两个外接端口的电路，又称二端口网络。

端口数n等于2的多端网络。又称双口。两个端口中接电源的称为入口，接负载的称为出口。端口上的电压V1、V2和电流i1、i2分别称为端口电压和端口电流，又统称为端口变量。二端口网络有无源和有源、线性和非线性、时不变和时变之分，它既可能是一个异常复杂的网络，也可能是相当简单的网络。变压器、放大器等的电路模型都可归结为双口网络。在电路图上，二端口网络可统一表达成图中所示形式。表达4个端口变量之间关系的方程称为二端口网络方程。同一个二端口网络可以有6组不同形式的方程。其矩阵形式与多端网络的约束关系类似。6组方程右端变量前的4个系数称为二端口网络的参数，共6组，分别称为短路导纳参数 、开路阻抗参数、第一类混合参数、第二类混合参数、传输参数和反向传输参数。6组参数都可用来表征二端口网络。对于一个网络究竟选用哪一组参数，视具体情况而定。电子电路中会经常遇到二端口网络的相互连接。它们之间的连接有5种方式，分别为串联、并联、串-并联、并-串联和级联。这样连接而成的网络仍为二端口网络。例如，电力系统中用于模拟远距离输电线的链型电路就是一些二端口网络级联而成的。

双口网络的外部特性，即端口上电压、电流之间的关系，可以用有两个方程的方程组来表示。由于可以用I1、U2、I1、I2中的任意两个量来表示另外两个，所以有 多种组合，表1列出了常用的五种双口网络方程。这些 方程组中的系数称作双口网络参数;这几套参数都是 描述双口网络外部特性的，它们之间可以相互换算。这些参数都是网络某一端口开路或短路时，端口电压、电 流等电量之比。例如在Z参数中，Z11是2-2'端口开路时U1与I1之比，记作Z11=U1/I1|I2=0，类似地有Z22=U2/I2|I1=0，Z12=Ul/I2|I1=0，Z21 =U2/I1|I2=0等，它们都是端口开路时电压与电流之比，所以又称Z参数为开路阻抗参数。同样，在Y参数中有Y11=I1/U1|U2=0，Y22=I2/U2|U1=0 ，Y12=I1/U2|u1=0，Y21=I2/U1|U2=0，它们都是端口短路时电流与电压之比，所以又称Y参数为短路导纳参数。双口网络的具体电路给定以后，它的网络参数也就随之确定。

双口网络的外部特性有时还用影像参数和散射参数来描述。影像参数是在端口终接影像阻抗负载条件 下定义的。它是网络影像参数设计法的基础。散射参数是在端口终接实际负载条件下定义的，常用于微波网络以及滤波器、匹配网络等的分析设计。若两个双口网络的某一套参数对应相等，则这两个双口网络等效。利用双口网络等效，可以减少网络元件数目，使元件数值大小适当，网络结构更为合理，还可使理论研究工作得到简化。