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網(wǎng)絡分析儀工作狀態(tài)下的中的散射參數(shù)-云帆興燁

發(fā)表日期:2019/07/29 瀏覽次數(shù):

在低頻電路上常用的Z參數(shù)(開路阻抗參數(shù)),用在射頻通信領域既不符合習慣,也難以測量。歸納起來,有三個重要原因促使我們選擇一種新的參數(shù)來描述電路:(1)大多數(shù)射頻電路不允許端口開路或短路,因為這樣做會讓電路偏離預定的工作狀態(tài);(2)波長很短的時候,即使信號只傳播很短距離,也會發(fā)生不可忽視的相位移動,使測試計算變得非常困難;(3)需要有一整套方法,能夠根據(jù)所得到的參數(shù)迅速簡便的設計電路。基于上述原因,散射參數(shù)應運而生。


散射參數(shù)Scattering Parameters)常被簡稱為S參數(shù)。和阻抗參數(shù)類似,對于有兩個端口的網(wǎng)絡(例如衰減器)而言,它也包括四個部分,用Sij表示,其中,i表示待檢測端口,j表示激勵信號的入射端口:

S11:被測器件(device under testing,簡稱DUT)的一個端口對信號的反射量,又稱回波損耗;

S21:信號通過被測器件時產(chǎn)生的變化(幅度和相位變化,又稱插損或增益);

S12:信號以相反方向通過被測器件時產(chǎn)生的變化;

S22:被測器件的另一個端口對信號的反射量。

當一個端口在測試時沒有被用到時,應接上匹配負載,于是電路能夠非常接近正常的工作狀態(tài)。測量散射參數(shù),只需要了解信號流經(jīng)被測器件時產(chǎn)生的變化,同時又不會對電路的正常工作造成影響,因此更加簡單、直接。后面將要介紹的網(wǎng)絡分析儀,就是專門測量散射參數(shù)的裝置。

通過數(shù)學計算,散射參數(shù)能夠被轉換為其它類型的參數(shù)。

S參數(shù)是歸一化的相對值

四個S參數(shù)都代表出射信號與入射信號的電壓比(或功率比,在計算時應統(tǒng)一)。還是用衰減器來舉例,圖(2)中,入射信號的功率是1W,經(jīng)過待測器件,輸出0.1W,則S21=0.1/1=0.1。換算成分貝值則為-10dB。于是這支衰減器的衰減量是10dB。這一相對值又是頻率的函數(shù)。隨著頻率的變化,衰減器的衰減量可能發(fā)生波動。把頻率作為橫坐標,衰減量作為縱坐標,可以得到幅度——頻率特性圖,簡稱幅頻特性圖。

有的時候還需要關心信號通過電路以后相位發(fā)生的變化。例如一支天線,給他輸入1W0°的信號,在天線的端口上測到反射信號功率為入射信號的0.5倍(稱為反射系數(shù)),但是反射信號與入射信號之間,電壓的相位相差了90度,則天線的S11表示為0.70790°,表明有-3dB的回波損耗,且相位滯后90度。


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