微波网络-ST参数定义.ppt

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1、四散射参量 s(s Parameter),Z参量、Y参量 及A参量 都是表示端口间电压、电流关系的参量。,特点：这些参数用于集总电路非常有效，各参数可以很方便的测试；但是，在微波网络中，测量各端口上的电压和电流是困难的，因此这些参量难以测量。,低频网络,四散射参量 s(s Parameter),散射参数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号，来描述该网络。同N端口网络的阻抗和导纳矩阵相比，用散射矩阵亦能对N端口网络进行完善的描述。阻抗和导纳矩阵反映了端口的总电压和电流的关系，而散射矩阵是反映端口的入射波和反射波的关系。

2、,高频网络,四散射参量 s(s Parameter),散射参量有归一化和非归一化之分，通常所说的散射参量是指归一化散射参量，用 s 表示，它给出的是各端口归一化入、反射波之间的关系；,实际工作中最常用的散射参量是归一化散射参量。散射参量可以直接用网络分析仪测量得到。只要知道网络的散射参量，就可以将它变换成其它矩阵参量。,四散射参量 s(s Parameter),S参数的特点：1）引入了多端口，任意输入、输出2）直接从功率出发，从波动出发3）采用波参数，入射和反射更加清晰,四散射参量 s(s Parameter),1、入射波a和反射波b（入射电压波和反射电压波）,由于系统是线性的,四散射参量 s

3、(s Parameter),由传输线理论已经导出：,首先定义出入射波和散射波(a和b)。,四散射参量 s(s Parameter),入射波,反射波,我们把上式中的 称为归一化电压，称为归一化电流分别用u 和i表示。,则进一步写出,采用归一化的电压波就等于归一化入射波加反射波，归一化的电流波等于归一化入射波减反射波,对于微波网络来说，通常用斜体的小写字母“i”表示第 i 个端口。如对二端口网络来说，取 i=1，2。,“a”表示入射波，即进入网络的波；“b”表示反射波，即离开网络的波。,图 5-5 给出了分析二端口网络归一化散射参量的示意图。,四散射参量 s(s Parameter),后一项的实部

4、显然等于0，于是可见,网络获得功率,关系更加清晰：P=P入-P反,（1）物理意义是功率等于入射功率减去散射功率。,四散射参量 s(s Parameter),（2）入射功率=各端口入射功率的和,Hermite 算符,对于双端口的入射功率=1端口的入射功率+2端口的入射功率,S参数定义,用散射参量表示的归一化入、反射波电压的关系为,写成矩阵形式,或简写成b=s a,归一化散射参量各参量的物理含义：,端口(2)接匹配负载时，端口(1)的反射系数,端口(1)接匹配负载时，端口(2)的反射系数,端口(1)接匹配负载时，端口(2)到端口(1)的归一化传输系数,端口(2)接匹配负载时，端口(1)到端口(2)

5、的归一化传输系数,一、S参数的提出及应用,S参数(散射参数)的定义,一、S参数的提出及应用,S参数的物理意义,采用适当的负载阻抗ZL=Z0，使2端口负载与传输线特性阻抗Z0匹配，从而测量S11和S21。,回波损耗（dB）：,正向功率增益（dB）：,端口匹配,端口接匹配负载,概念区分,b=0,a=0,3N口散射参量 s(s Parameter),或简写成b=s a,S散射参数性质 网络对称时Sii=Sjj 网络互易时Sij=Sji 网络无耗时S+S=I 其中In阶单位矩阵,+Hermite 符号，表示共轭转置或转置共轭,3N口散射参量 s(s Parameter),所谓无耗，入射功率和反射功率相

6、等,由,矩阵乘积的转置为两个矩阵倒置的转置,（1）,（2）,（3）,a的任意性,3N口散射参量 s(s Parameter),物理意义：Sii 其它端口接匹配负载，i口的反射系数 Sij 其它端口接匹配负载，j口到i口的传输系数,注意：每一端口的散射参量都是在其他端口接匹配负载的状态下定义的。,因此，对于二端口网络，当端口(2)所接负载 ZL Z02 时，端口(1)的反射系数不再等于 s11。,这种情况下，若令端口(1)的电压反射系数为 in，则由散射参量的定义式，可求得 in与负载反射系数 L 的关系。,对于双口网络，输入反射系数in和负载反射系数L有关系,4负载反射系数与输入反射系数的变换定理,双口网络散射参数S,S参数,a1,b1,in,L,证明注意到in和L的不对称性,双口网络散射参数S,S参数,a1,b1,in,L,a2,b2,且写出双口网络的S参数由上式中得到 又从上式可知,证明,短路,匹配,开路,在端口2短路：GL=-1,则1端口的驻波比：,则1端口的回波损耗：,对于一般的S+S=I具体到双口网络是,具体写为,双口网络的无耗约束,双口网络的s参数的基本性质,振幅条件,相位条件,S参数的似对称和似互易特性,证明：,由3得：,（4）,（4）代入（1）,（5）,由2得：,（5）,（6）,