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揭開網(wǎng)絡(luò)分析儀中的S參數(shù)的“神秘面紗”


  來源: 互聯(lián)網(wǎng) 時間:2020-09-11 編輯:清風
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現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)分析儀已廣泛在研究,生產(chǎn)中大量運用,網(wǎng)絡(luò)分析儀被廣泛地使用于分析各種不一樣部件,材料,電路,設(shè)備和系統(tǒng)。無論是在研究階段為了優(yōu)化模擬電路的規(guī)劃,還是為了調(diào)試檢測電子元器件,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都成為一種不可缺少的測量儀器。


網(wǎng)絡(luò)是一個被高頻率運用的術(shù)語,有很多種現(xiàn)代的定義。就網(wǎng)絡(luò)分析而言,網(wǎng)絡(luò)指一組內(nèi)部相互關(guān)聯(lián)的電子元器件。網(wǎng)絡(luò)分析儀的功能之一就是量化兩個射頻元件間的阻抗不匹配,最大限度地提升功率效率和信號的完整性。每當射頻信號由一個元件進入另一個時,總會有一部分信號被反射,而另一部分被傳輸。下面一起學習探討一下網(wǎng)絡(luò)分析儀中的 S 參數(shù)具體是什么?



今天的主角“S 參數(shù)”就正式登場了。在仿真中我們一般都用 S 參數(shù)來代表無源網(wǎng)絡(luò)。S 參數(shù)也被稱為散射參數(shù),適用于分布參數(shù)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?shù)男盘?。S 參數(shù)就是建立在這些信號能量關(guān)系基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。



S 參數(shù)可以用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量到,并用網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)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(jīng)常被簡化為等效反射電壓與等效入射電壓的比值。


現(xiàn)在我們想象把網(wǎng)絡(luò)看成一個“黑盒子”,現(xiàn)在只關(guān)心端口能量的數(shù)值。


以一個二端口的例子來分析 S 參數(shù)的含義:

S11:端口 2 匹配時,端口 1 的反射系數(shù)

S22:端口 1 匹配時,端口 2 的反射系數(shù)

S12:端口 1 匹配時,端口 2 到端口 1 的反向傳輸系數(shù)

S21:端口 2 匹配時,端口 1 到端口 2 的正向傳輸系數(shù)


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(wǎng)絡(luò) 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?shù)?Port2,當然越大越好,最大是 1,即能量全部傳輸?shù)?port2,沒有損耗。一般 S21>0.7(-3dB)。


所以,對我們實際工程應(yīng)用中,S11 和 S21 是兩個比較重要的參數(shù),這兩個參數(shù)可以表征網(wǎng)絡(luò)的性能。通常我們 S 參數(shù)的幅度習慣用 DB 表示。


在實踐中,我們經(jīng)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(wǎng)絡(luò),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。


關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)分析儀 S參數(shù) 射頻信號    瀏覽量:13936

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