理论教育 散射参量的物理意义解析

散射参量的物理意义解析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:前一小节曾提到S参量只能在输入、输出端口完全匹配的条件下才能确定。例如,要测量S11=0和S21=0,我们必须确保输出端口特性阻抗为Z0的传输线处于匹配状态,以便形成a2=0的情况,如图4.11所示。S和S22可以直接由阻抗参数确定,S12和S21却必须用适当的网络参数代换相应的电压求得。在下面的例题中,我们将采用S参量求解一个简单的3元件网络。

散射参量的物理意义解析

前一小节曾提到S参量只能在输入、输出端口完全匹配的条件下才能确定。例如,要测量S11=0和S21=0,我们必须确保输出端口特性阻抗为Z0传输线处于匹配状态,以便形成a2=0的情况,如图4.11所示。

图4.11 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

采用这种测试系统就可以通过求解输入反射系数来计算S11

另外,对S11的模取对数,可以得到以dB表示的回波损耗:

然后,令2端口有适当的终端条件,可知

由于a2=0,可以令2端口的正方向电压波和正向电流波为零。用信号源电压VG1与信号源内阻Z0上的电压降之差VG1-Z0I1替代V1可得

由此可见,2端口的电压与信号源电压有直接关系,所以它可以表示网络的正向电压增益。将式(4.48)平方后可得正向功率增益:

如果将测试系统反过来,在2端口加信号源VG2并令1端口有适当的终端条件,如图4.12所示,就可以求出其余两个S参量(S22和S12)。

图4.12 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S22和S12

欲求解S22,需仿照S11的求解方法先求出反射系数Γout

用VG1-Z0I1替代V2,则S12的表达式可进一步化简,即(www.daowen.com)

这就是所谓的方向电压增益,其平方|S12|2称为方向功率增益。S和S22可以直接由阻抗参数确定,S12和S21却必须用适当的网络参数代换相应的电压求得。在下面的例题中,我们将采用S参量求解一个简单的3元件网络。

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