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互易定理

[拼音]:huyi dingli

[外文]:reciprocity theorem

论述某些网络具有的互易性质的定理。互易性质表现为:将网络的输入和特定输出互换位置后,输出不因这种换位而有所改变。具有互易性质的网络称为互易网络。互易性不仅一些电网络有,某些声学系统、力学系统等也有。互易定理是一个较有普遍意义的定理。

时域表述

对一个互易二端口网络NR,在时域中互易定理有3种表述。

表述一:在NR的入口接入电压源Ud时,其出口处的短路零状态响应为i2(图1a);

若将电压源改接在出口上,则出现在入口处的短路零状态响应嫆1(图1b)恒与i2相等,即

嫆1(t)=i2(t)     凬t

表述二:设在NR的入口接入电流源id时,其出口处的开路零状态响应为U2(图2a);

若将电流源改接在出口上,则出现在入口处的开路零状态响应(图2b)恒与U2相等,即

(t)=U2(t)    凬t

表述三:在NR的入口接入电流源id时,其出口处的短路零状态响应为i2(图3a);

若在出口处接上一个与电流源id波形相同的电压源Ud,则出现在入口处的开路零状态响应(图3b)恒与i2的波形相同,即

(t)=i2(t)      凬t复频域表述

在复频域中电压、电流可用各自的拉普拉斯变换(即象函数)来表示。于是,从互易定理在时域中的表述导出它在复频域中的表述为:对于互易二端口网络NR,下列关系恒成立,即

Y21(S)=Y12(S)

Z21(S)=Z12(S)

H21(S)=-H12(S)

前两式表明互易二端口网络的Y 参数矩阵和Z 参数矩阵是对称矩阵,后式表明互易二端口网络的H 参数矩阵是反对称矩阵。

将上列诸式中的变量S换成 jω就得到正弦稳态下的互易定理。

应用条件

并非任何一个网络都具有互易性质。一般地说,由线性时不变的二端电阻元件、电感元件、电容元件、耦合电感器和理想变压器连接而成的网络均有此性质。含有受控电源、非线性元件、时变元件、回转器的网络都不一定具有这种性质。

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