参数的计算、测量及应用和多端口网络.ppt

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1、1、1 S参数的计算、测量及应用1、网络参量的相互变换关系nZ Y A之间的变换关系 由于表征同一个微波网络，因此它们之间可以相互转换。由 I=YU 且 ZI=ZYU=U 则 ZY=I 故 Z=或 Y=ZYA之间的互换公式如下表所示：S参数的计算、测量及应用 Y Z AYZAS参数的计算、测量及应用n散射参量与其它参量之间的相互转换nS与ZY的转换 与其它四种参量一样，散射参量用以描述网络端口之间的输入输出关系,因此对同一双端口网络一定存在着相互转换的关系。由于S矩阵是定义在归一化入射波电压和电流基础上,因此与其它参量的归一化值之间转换比较容易。S参数的计算、测量及应用代入b=sa 得到于是可

2、得S和Z的相互转换公式类似可得S和Y的相互转换公式S参数的计算、测量及应用nS与a的转换设 u1=a1+b1,i1=a1-b1;u2=a2+b2,i2=a2-b2则有a1+b1=a11(a2+b2)-a12(a2-b2)a1-b1=a21(a2+b2)-a22(a2-b2)整理可得于是可得S参数的计算、测量及应用类似可以推得S参数得计算、测量及应用2、S参数的测量 对于互易双端口网络,S12=S21,故只要测量求得S11、S22及S12三个量就可以了。设被测网络接入如下图所示系统,终端接有负载阻抗Zl,令终端反射系数为l,则有:a2=lb2则得到b1=S11a1+S12lb2 b2=S12a1

3、+S22lb2于是输入端参考面T1处的反射系数S参数的计算、测量及应用S参数的测量S参数的计算、测量及应用 令终端短路、开路和接匹配负载时,测得的输入端反射系数分别为s 、o 、和m 代入上式，并解出由此可得S参数，这就是三点测量法。S参数得计算、测量及应用 由于在微波中，端面开路不易实现，如果在 面接匹配负载，则在 面测出如果在 面接匹配负载，则在 面测得其中，是 面上短路时 面上的反射系数。可以确定二端口网络的S参数，有了S参数，当终端接一负载时，可求出输入端反射系数，从而确定负载反射系数。S参数的计算、测量及应用3、网络参量的性质n可逆网络可逆网络具有互易特性，即 一般二端口网络的网络参

4、量均有四个独立参量,但当网络具有某种特性时,网络的独立参量将会减少,下面讨论网络参量的性质。S参量的计算、测量及应用 根据参量的转换公式不难得到其它几种网络参量的互易特性为：由此可见，可逆二端口网络只有三个独立分量。n对称网络 二端口网络的对称特性指两端口电特性完全相等，因此互换网络的两个端口，网络矩阵一定保持不变，二端口网络对称条件用网络参量表示是：S参量的计算、测量及应用A参数：归一化参量表示：S参数：S参量的计算、测量及应用 在实际的微波器件中，许多元件在几何结构上是对称的，具有几何对称的网络都具有电对称的特性，因此电对称性常常根据几何结构的对称性来判断。n无耗网络n对于二端口无耗网络而

5、言，输入端口的功率与从端口输出的功率相等，则即S参量的计算、测量及应用且则 故对于互易网络 则有对于二端口网络，由两边同时转置，则有S参量的计算、测量及应用按S的定义，当a2=0时，二端口接匹配负载时由得到S参量的计算、测量及应用其中，是1端口的输入功率，是1端口的反射功率，是2端口的反射功率，则上式说明功率是守恒的。表示功率传输系数，表示功率反射系数对互易网络 若 1，则 S参量的计算、测量及应用n 其中 1表示完全传输，这说明无耗、互易二端口网络，若网络一个端口匹配时，则另一个端口也必然匹配。对无耗、互易二端口网络表示S参量的相位关系由由得到S参量的计算、测量及应用 得到 则若网络对称由上

6、可知，散射参量一般为复数，确定二端口网络散射参量的未知量实际上是六个，而对于可逆无耗网络，只有三个参 量是独立的。S参量的计算、测量及应用4、二端口网络的组合n串联组合S参量的计算、测量及应用n并联组合S参量的计算、测量及应用n级联1、2 多端口网络的S参数 设由N个输入输出口组成的线性微波网络如图所示,各端口的归一化入射波电压和反射波电压分别为ai,bi(i=1-N),则有:上式简写为 b=Sa 其中：Sij=a1=a2=ak=0,(i,j=1,2,，N；kj)1、2 多端口网络的S参数1、2 多端口网络的S参数n互易性质它表示当ij,除端口i外,其余各端口参考面均接匹配负载时,第i个端口参考面处的反射系数。多端口网络S矩阵具有以下性质:若网络互易,则有 Sij=Sji(i,j=1,2,N,ij)或写作 1、2 多端口网络的S参数n无耗性质若网络无耗,则有 其中 是S的共轭转置矩阵。证明：对于无耗网络,输入的总功率应等于输出的总功率,即有：上式还可写作1、2 多端口网络的S参数则 故得到n对称性质这个性质叫做无耗网络的么正性。若网络的端口i和端口j具有面对称性,且网络互易,则有：Sij=Sji Sii=Sjj这些性质在微波元件分析中十分有用。