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S參數怎么用網絡分析儀測量到,并用網絡分析技術計算?

2019-09-30 07:21 ? 次閱讀

我們知道在高頻電路中,我們不能用一個確定的數值來代表這個元器件的特性,因為隨著頻率的變化其的特性也在發生變化。也不能讓系統只工作在一個頻率上面。此時直流電路中的歐姆定律概念已經失效,現在需要引入網絡的概念來分析。也就是說在不同的頻率時,電壓和電流不同,他們的比值阻抗也不是一個固定值。來個專業名詞就是分布參數電路。

現在天縱檢測(SKYLABS)今天要介紹的主角“S參數”就正式登場了。在仿真中我們一般都用S參數來代表無源網絡。S參數也被稱為散射參數,適用于分布參數電路。

下圖非常形象的表示信號的走向。A1是入射的信號,B1是反射的信號,B2是傳輸的信號。S參數就是建立在這些信號能量關系基礎上的網絡參數。

S參數可以用網絡分析儀測量到,并用網絡分析技術計算。

常用的表達式是Sij:意思表達為能量從j口注入,在i口測得的能量,如S11定義為從Port1口反射的能量與輸入的能量的比值的平方根,也經常被簡化為等效反射電壓與等效入射電壓的比值。

現在我們想象把網絡看成一個“黑盒子”,現在只關心端口能量的數值。

以一個二端口的例子來分析S參數的含義:

S11:端口2匹配時,端口1的反射系數
S22:端口1匹配時,端口2的反射系數
S12:端口1匹配時,端口2到端口1的反向傳輸系數
S21:端口2匹配時,端口1到端口2的正向傳輸系數

我們常用的是S11和S21,他們分別表達的意思是:

對于2端口網絡Port1輸入信號,Port2輸出信號,則有:

S11表示回波損耗,即有多少能量返回了Port1,當然越小越好,即能量很少反射回來,一般S11<0.1(-20dB)。

S21表示插入損耗,即有多少能量傳輸到Port2,當然越大越好,最大是1,即能量全部傳輸到port2,沒有損耗。一般S21>0.7(-3dB)。

所以,對我們實際工程應用中,S11和S21是兩個比較重要的參數,這兩個參數可以表征網絡的性能。通常我們S參數的幅度習慣用DB表示。

在實踐中,我們經常用到的單根傳輸線或一個過孔,它就可以等效成一個二端口網絡,一端接輸入信號,另一端接輸出信號,所以如果以Port1作為信號的輸入端口,Port2作為信號的輸出端口,那么S11表示的就是這條傳輸線的回波損耗了。

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