微波网络ST参数定义

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1、四.散射参量s(sParameter)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(sParameter)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

2、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。高频网络四.散射参量s(sParameter)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(sParameter)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

3、用波参数,入射和反射更加清晰四.散射参量s(sParameter)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(sParameter)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(sParameter)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

4、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。图5-5 二端口网络入、反射波示意图a1b1a2b2四.散射参量s(sParameter)后一项的实部显然等于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(sParameter)(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

5、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]图5-5 二端口网络入、反射波示意图a1b1a2b2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)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

6、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=0a=0a1b1a2b2aibianbn12inNetwork3.N口散射参量s(sParameter)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[I]——n阶单位矩阵[]+Hermite符号,表示共轭转置或转置共轭3.N口散射参量s(sParameter)所谓无耗,入射功率和反射功

7、率相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3.N口散射参量s(sParameter)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

8、数Гin和负载反射系数ГL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a1b1ΓinΓL[证明]注意到Гin和ГL的不对称性双口网络散射参数[S]S参数a1b1ΓinΓLa2b2且写出双口网络的[S]参数由上式中①得到又从上式②可知[证明]短路匹配开路请问此二端口网络是否互易和无耗?若在端口2短路,求端口1处的驻波比。例:测得某二端口网络的S矩阵为解:由于故网络互易。又由:不满足幺正性,因此网络为有耗网络。在端口2短路:GL=-1则1端口

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