現代網絡分析儀已廣泛在研究,生產中大量運用,網絡分析儀被廣泛地使用于分析各種不一樣部件,材料,電路,設備和系統。無論是在研究階段為了優化模擬電路的規劃,還是為了調試檢測電子元器件,矢量網絡分析儀都成為一種不可缺少的測量儀器。
網絡是一個被高頻率運用的術語,有很多種現代的定義。就網絡分析而言,網絡指一組內部相互關聯的電子元器件。網絡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絡分析儀中的 S 參數具體是什么?
今天的主角“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。