现代电路网络理论与应用

本书是电子科技大学研究生教改项目“现代网络理论与综合”精品课程建设项目的配套教材。该项目致力于建设适合普通高等学校工科研究生学习使用的“现代网络理论与综合”的教材及相关的配套资源，帮助学生将所学知识学以致用，提高工程应用和实践能力。本书主要涉及现代电路的网络分析与综合方法，重点介绍集总元器件的分析与综合理论，并适当引入和讨论了射频微波电路的网络分析与综合。全书共3篇，并分为8章，主要内容涉及集总参数、分布参数及多频段电路的网络理论及其应用。第1～3章主要内容为低频网络分析，包括绪论、网络图论与电路方程、网络函数与分析；第4～6章主要内容为低频网络综合，包括滤波器逼近方法及无源网络综合和有源网络综合；第7章和第8章主要讨论分布参数元件（简称分布元件）构造的射频微波网络的分析与综合，其中，第7章主要讨论射频微波网络基础，第8章主要介绍多频段网络的理论与综合。本书可作为电类，特别是弱电类（电子科学与技术、信息与通信工程、电子信息、自动化与自动控制和计算机科学等）专业的高年级本科生及研究生的教材，也可以作为广大电子技术相关领域科研人员和爱好者的参考书。

第一篇 低频网络分析 第1章 绪论 1 1.1 电路网络的频谱特性 1 1.2 集总元件及电路理论 2 1.2.1 电短传输线（电短线） 3 1.2.2 集总网络的简单分析 4 1.2.3 集总元件的网络参数 5 1.3 分布元件及传输线理论 6 1.3.1 电长传输线（电长线） 6 1.3.2 典型的微带传输线元件 7 1.3.3 传输线等效电路及其重要参数 8 1.3.4 传输线网络参数 11 1.4 电路与网络的CAD技术 11 1.4.1 Filter Solutions软件 11 1.4.2 MATLAB软件 13 1.4.3 RFSim99软件 15 1.5 习题 16 1.6 “特别培养计划”系列之课程设计 17 第2章 网络图论与电路方程 18 2.1 网络图论基础 18 2.1.1 基本概念与术语 18 2.1.2 基本定理 21 2.2 图的矩阵描述 22 2.2.1 关联矩阵 22 2.2.2 回路矩阵 23 2.2.3 割集矩阵 24 2.2.4 矩阵A、Bf、Qf之间的关系 25 2.3 网络方程及分析方法 26 2.3.1 KCL的矩阵形式 26 2.3.2 KVL的矩阵形式 28 2.3.3 VCR的矩阵表示 28 2.3.4 支路电流分析法 29 2.3.5 支路电压分析法 31 2.3.6 节点方程 33 2.3.7 割集方程 33 2.3.8 回路方程 34 2.4 习题 34 2.5 “特别培养计划”系列之课程设计 36 第3章 网络函数与分析 37 3.1 网络函数及零极点 37 3.1.1 网络函数的基本概念 37 3.1.2 零极点的基本概念 39 3.1.3 多端口网络函数 39 3.2 不定导纳矩阵 41 3.2.1 定义及特性 41 3.2.2 原始不定导纳矩阵的直接形成 43 3.2.3 不定导纳矩阵的端部变换 47 3.3 不定导纳矩阵的变换及其应用 49 3.4 有源网络的不定导纳矩阵分析法 52 3.5 网络分析的拓扑公式法 54 3.5.1 节点导纳的拓扑分析 55 3.5.2 ?jj的拓扑分析 58 3.5.3 ?ij的拓扑分析 61 3.5.4 策动点函数和转移函数的拓扑分析 63 3.6 网络分析的状态变量法 66 3.6.1 状态变量的基本概念 67 3.6.2 线性非常态网络的状态方程 67 3.7 灵敏度分析 69 3.7.1 基本概念和定义 70 3.7.2 基本公式及应用 72 3.8 习题 74 3.9 “特别培养计划”系列之课程设计 76 第二篇 低频网络综合 第4章 滤波器逼近方法 77 4.1 基本概念和重要函数 78 4.1.1 网络参数的归一化 78 4.1.2 滤波器的分类 79 4.1.3 几个重要的滤波器函数 80 4.1.4 逼近类型 83 4.1.5 滤波器的技术参数 87 4.2 巴特沃斯逼近 88 4.3 切比雪夫逼近 92 4.4 椭圆逼近 98 4.5 频带和电路参数变换 102 4.5.1 低通到高通的变换 102 4.5.2 低通到带通的变换 103 4.5.3 低通到带阻的变换 104 4.5.4 电路参数变换 104 4.6 习题 105 第5章 无源网络综合 107 5.1 正实函数 107 5.2 电抗函数的性质和实现 112 5.2.1 电抗函数的性质 112 5.2.2 电抗函数的实现 115 5.3 RC函数的性质和实现 120 5.3.1 RC函数的性质 120 5.3.2 RC函数的实现 123 5.4 双端接载的电抗双口网络 128 5.4.1 转移函数H(s) 128 5.4.2 反射系数与特征函数 129 5.4.3 多项式P(s)、E(s)和F(s) 132 5.5 电抗双口网络的设计参数 133 5.6 电抗函数的极点移出综合法 137 5.6.1 电抗函数的分类 138 5.6.2 极点移出法 139 5.6.3 部分极点移出法 143 5.6.4 基于极点移出法的双端接载电抗网络的综合 145 5.7 习题 149 5.8 “特别培养计划”系列之课程设计 151 第6章 有源网络综合 153 6.1 反馈型单运放二阶有源网络 153 6.1.1 负反馈二阶网络 153 6.1.2 正反馈二阶网络 157 6.2 高阶有源网络的直接综合法 161 6.3 电抗梯形网络的元件模拟法 163 6.3.1 广义导抗变换器和频变负阻元件 164 6.3.2 电感模拟法 165 6.4 习题 167 6.5 “特别培养计划”系列之课程设计 167 第三篇 射频微波网络 第7章 射频微波网络基础 168 7.1 线性网络参数简介 168 7.1.1 N端口网络的阻抗/导纳参数 169 7.1.2 二端口网络的矩阵参数 170 7.1.3 散射参数 173 7.2 射频微波网络应用实例 174 7.2.1 小信号放大器级联的网络分析 174 7.2.2 微波匹配放大器网络分析 175 7.2.3 射频滤波器的网络分析 179 7.3 多端口射频微波网络的S参数及其应用 181 7.3.1 功率分配与合成网络 181 7.3.2 三端口环形器 182 7.3.3 三端口巴伦 184 7.3.4 四端口耦合器 186 7.4 习题 189 第8章 多频段网络的理论与综合 190 8.1 多频段电路网络理论基础 190 8.1.1 基于经典滤波器理论的设计方法 191 8.1.2 引入传输零点进行设计 193 8.1.3 使用多模谐振器进行设计 195 8.1.4 通过级联独立的单频段或双频段滤波器进行设计 195 8.2 多频段传输函数的综合技术 196 8.2.1 基本的低通传输函数 196 8.2.2 基于变换技术的多频段滤波器的传输函数综合 198 8.2.3 基于优化技术的多频段滤波器的传输函数综合 200 8.3 基于零极点优化技术的传输函数综合 201 8.4 习题 203 8.5 “特别培养计划”系列之课程设计 204 参考文献 205