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揭开网络分析仪中的S参数的“神秘面纱”


  来源: 互联网 时间:2020-09-11 编辑:清风
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现代网络分析仪已广泛在研究,生产中大量运用,网络分析仪被广泛地使用于分析各种不一样部件,材料,电路,设备和系统。无论是在研究阶段为了优化模拟电路的规划,还是为了调试检测电子元器件,矢量网络分析仪都成为一种不可缺少的测量仪器。


网络是一个被高频率运用的术语,有很多种现代的定义。就网络分析而言,网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配,最大限度地提升功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时,总会有一部分信号被反射,而另一部分被传输。下面一起学习探讨一下网络分析仪中的 S 参数具体是什么?



今天的主角“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 S11<0.1(-20dB)。


S21 表示插入损耗,即有多少能量传输到 Port2,当然越大越好,最大是 1,即能量全部传输到 port2,没有损耗。一般 S21>0.7(-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。


关键词:网络分析仪 S参数 射频信号    浏览量:13211

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