我们知道在高频电路中,我们不能用一个确定的数值来代表这个元器件的特性,因为随着频率的变化其的特性也在发生变化。也不能让系统只工作在一个频率上面。此时直流电路中的欧姆定律概念已经失效,现在需要引入网络的概念来分析。也就是说在不同的频率时,电压和电流不同,他们的比值阻抗也不是一个固定值。来个专业名词就是分布参数电路。
现在天纵检测(skylabs)今天要介绍的主角“s参数”就正式登场了。在仿真中我们一般都用s参数来代表无源网络。s参数也被称为散射参数,适用于分布参数电路。
下图非常形象的表示信号的走向。a1是入射的信号,b1是反射的信号,b2是传输的信号。s参数就是建立在这些信号能量关系基础上的网络参数。
s参数可以用网络分析仪测量到,并用网络分析技术计算。
常用的表达式是sij:意思表达为能量从j口注入,在i口测得的能量,如s11定义为从port1口反射的能量与输入的能量的比值的平方根,也经常被简化为等效反射电压与等效入射电压的比值。
现在我们想象把网络看成一个“黑盒子”,现在只关心端口能量的数值。
以一个二端口的例子来分析s参数的含义:
s11:端口2匹配时,端口1的反射系数
s22:端口1匹配时,端口2的反射系数
s12:端口1匹配时,端口2到端口1的反向传输系数
s21:端口2匹配时,端口1到端口2的正向传输系数
我们常用的是s11和s21,他们分别表达的意思是:
对于2端口网络port1输入信号,port2输出信号,则有:
s11表示回波损耗,即有多少能量返回了port1,当然越小越好,即能量很少反射回来,一般s110.7(-3db)。
所以,对我们实际工程应用中,s11和s21是两个比较重要的参数,这两个参数可以表征网络的性能。通常我们s参数的幅度习惯用db表示。
在实践中,我们经常用到的单根传输线或一个过孔,它就可以等效成一个二端口网络,一端接输入信号,另一端接输出信号,所以如果以port1作为信号的输入端口,port2作为信号的输出端口,那么s11表示的就是这条传输线的回波损耗了。
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