微波网络SYA参数.pptx

四散射四散射参量参量 s (s Parameter)Z参参量量、Y参参量量 及及A参参量量 都都是是表表示示端端口口间间电电压压、电电流流关关系的参量系的参量。特特点点：这这些些参参数数用用于于集集总总电电路路非非常常有有效效，各各参参数数可可以以很很方方便的测试；便的测试；但但是是，在在微微波波网网络络中中，测测量量各各端端口口上上的的电电压压和和电电流流是是困困难难的，因此这些参量难以测量。的，因此这些参量难以测量。低频网络低频网络四散射四散射参量参量 s (s Parameter)散散射射参参数数就就是是建建立立在在入入射射波波、反反射射波波关关系系基基础础上上的的网网络络参参数数，适适于于微微波波电电路路分分析析，以以器器件件端端口口的的反反射射信信号号以以及及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。同同N N端端口口网网络络的的阻阻抗抗和和导导纳纳矩矩阵阵那那样样，用用散散射射矩矩阵阵亦亦能能对对N N端端口口网网络络进进行行完完善善的的描描述述。阻阻抗抗和和导导纳纳矩矩阵阵反反映映了了端端口口的的总总电电压压和和电电流流的的关关系系，而而散散射射矩矩阵阵是是反反映映端端口口的的入入射射电电压波压波和和反射电压波反射电压波的关系。的关系。高频网络高频网络四散射四散射参量参量 s (s Parameter)散散射射参参量量有有归归一一化化和和非非归归一一化化之之分分，通通常常所所说说的的散散射射参参量量是是指指归归一一化化散散射射参参量量，用用 s 表表示示，它它给给出出的的是是各各端端口口归一化入、反射波电压之间的关系；归一化入、反射波电压之间的关系；实实际际工工作作中中最最常常用用的的散散射射参参量量是是归归一一化化散散射射参参量量。散散射射参参量量可可以以直直接接用用网网络络分分析析仪仪测测量量得得到到，可可以以用用网网络络分分析析技技术术来来计计算算。只只要要知知道道网网络络的的散散射射参参量量，就就可可以以将将它它变变换换成其它矩阵参量。成其它矩阵参量。四散射四散射参量参量 s (s Parameter)S参数的特点：参数的特点：1）引入了多端口，任意输入、输出）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）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）采用波参数，入射和反射更加清晰四散射四散射参量参量 s (s Parameter)1 1、入射波、入射波a a和反射波和反射波b b由于系统是线性无耗的由于系统是线性无耗的四散射四散射参量参量 s (s Parameter)由传输线理论已经导出由传输线理论已经导出 ：首先定义出入射波和散射波首先定义出入射波和散射波(a a和和b)b)。四散射四散射参量参量 s (s Parameter)入射波入射波反波反波 我我们们把把上上式式中中的的 称称为为归归一一化化电电压压，称称为为归归一化电流分别用一化电流分别用u u 和和i i表示。表示。则进一步写出则进一步写出 采采用用归归一一化化的的电电压压波波就就等等于于归归一一化化入入射射波波加加反反射射波波，归归一一化化的的电电流流波波等等于于归归一一化入射波减反射波化入射波减反射波对对于于微微波波网网络络来来说说，通通常常用用斜斜体体的的小小写写字字母母“i”表表示第示第 i 个端口个端口。如。如对二端口网络来说，取对二端口网络来说，取 i=1，2。“a”表表示示入入射射波波，即即进进入入网网络络的的波波；“b b”表表示示反反射射波，即波，即离开网络的波离开网络的波。图图 5-2 给出了分析二端口网络归一化散射参量的示意图给出了分析二端口网络归一化散射参量的示意图。图图 5-2二端口网络入、反射波示意图二端口网络入、反射波示意图 a a1 1b b1 1a a2 2b b2 2四散射四散射参量参量 s (s Parameter)功率功率 后一项的实部显然等于后一项的实部显然等于0 0，于是可见，于是可见 （1 1）物理意义是功率等于入射功率减去散射功率。）物理意义是功率等于入射功率减去散射功率。特点：特点：1 1）功率不变）功率不变 2 2）入射反射更加清晰）入射反射更加清晰关系更加清晰：关系更加清晰：P=PP=P入入-P-P反反四散射四散射参量参量 s (s Parameter)入射功率入射功率=各端口入射功率的和各端口入射功率的和Hermite Hermite 算符算符（2 2）双端口的入射功率）双端口的入射功率=1=1端口的入射功率端口的入射功率+2+2端口的入射功率端口的入射功率S参数定义参数定义 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写成矩阵形式或简写成或简写成b=s a图图 5-2二端口网络入、反射波示意图二端口网络入、反射波示意图 a a1 1b b1 1a a2 2b b2 2归一化散射参量各参量的物理含义：归一化散射参量各参量的物理含义：端口端口(2)接匹配负载时，端口接匹配负载时，端口(1)的电压反射系数的电压反射系数端口端口(1)接匹配负载时，端口接匹配负载时，端口(2)的电压反射系数的电压反射系数 端端口口(1)接接匹匹配配负负载载时时，端端口口(2)到到端端口口(1)的的归归一一化化电电压压传传输输系数系数 端端口口(2)接接匹匹配配负负载载时时，端端口口(1)到到端端口口(2)的的归归一一化化电电压压传传输输系数系数a1b1a2b2aibianbn12inNetwork3N口散射口散射参量参量 s (s Parameter)或简写成或简写成b=s aS S散射参数性质散射参数性质 网络对称时网络对称时S Siiii=S=Sjjjj 网络互易时网络互易时S Sijij=S=Sjiji 网络无耗时网络无耗时S S+S S=I I 其中其中I In n阶单位矩阵阶单位矩阵 +Hermite Hermite 符符号号，表示共轭转置或转置共轭表示共轭转置或转置共轭3N口散射口散射参量参量 s (s Parameter)3N口散射口散射参量参量 s (s Parameter)物理意义：物理意义：S Sii ii 其它端口接匹配负载，其它端口接匹配负载，i i口的反射系数口的反射系数 S Sij ij 其其它它端端口口接接匹匹配配负负载载，j j口口到到i i口口的的传传输输系数系数注注意意：每每一一端端口口的的散散射射参参量量都都是是在在其其他他端端口口接接匹匹配配负负载载的的状态下定义的。状态下定义的。因因此此，对对于于图图 5-2 所所示示的的二二端端口口网网络络，当当端端口口(2)所所接接负载负载 ZL Z02 时，端口时，端口(1)的反射系数不再等于的反射系数不再等于 s11。这这种种情情况况下下，若若令令端端口口(1)的的电电压压反反射射系系数数为为 1，则则由由散射参量的定义式，可求得散射参量的定义式，可求得 1 与负载反射系数与负载反射系数 L 的关系。的关系。对对于于双双口口网网络络，输输入入反反射射系系数数inin和和负负载载反反射射系数系数L L有关系有关系 4负载反射系数与输入反射系数的变换定理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双口网络散射参数S S S S参数参数a a1 1b b1 1ininL L证明注意到证明注意到inin和和L L的不对称性的不对称性双口网络散射参数双口网络散射参数S S S S参数参数a a1 1b b1 1ininL La a2 2b b2 2且写出双口网络的且写出双口网络的S S参数参数由上式中由上式中得到得到 又从上式又从上式可知可知 端口匹配端口匹配端端口口接接匹匹配配负载负载概念区分概念区分4传输参量传输参量 t(t Parameter)传传输输参参量量 t 是是用用端端口口(2)的的归归一一化化入入、反反射射波波电电压压表表示示端口端口(1)归一化入、反射波电压的参量归一化入、反射波电压的参量。写成矩阵形式为写成矩阵形式为图图 5-2二端口网络入、反射波示意图二端口网络入、反射波示意图 a a1 1b b1 1a a2 2b b2 2 t 参参量量的的元元素素中中，除除 t11 表表示示端端口口(2)接接匹匹配配负负载载时时端端口口(1)到到端端口口(2)的的归归一一化化电电压压传传输输系系数数 s21 的的倒倒数数外外，其其余余各各参量元素并无明显的物理意义。参量元素并无明显的物理意义。表表示示2 2口口接接匹匹配配负负载载，由由1 1口口到到2 2口口的的传传输输系系数数的倒数的倒数t具有如下性质：具有如下性质：与与a类似，在研究级联的二口网络时，用类似，在研究级联的二口网络时，用t也很方便也很方便。对于一般的对于一般的S S+S S=I I具体到双口网络是具体到双口网络是具体写为具体写为上式中第一个称为振幅条件，第二个称为相位条件。上式中第一个称为振幅条件，第二个称为相位条件。双口网络的无耗约束双口网络的无耗约束S S参数的似对称和似互易特性参数的似对称和似互易特性 证明：证明：由由3 3得：得：由由 1 1、3 3得：得：由由2 2得：得：