用传输s21参数定义s21怎么计算传输效率

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天线间空间隔离度计算时S21和S12为什么不一致
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根据微波网络理论, 对于各向同性的媒质,无源微波网络的S参数是对称矩阵,也就是计算两个无源天线间的空间隔离度时,S21和S12是相等的。
但是使用CST计算的两个天线的S21和S12不相等,最多的时候相差3-5dB,有时候两条曲线完全相同,有时候有差别,这是为什么呢?
是不是S21和S12不相等,表明其中一个计算不准确,或者两个都可能不准确呢?
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什么样的模型?能上传上来看看么?
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你的S11跟S22都正常吗?
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顶一顶,赚点积分,呵呵
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互易是在端口特征阻抗归一下成立的,你的端口是不是用的离散端口,如果是可能造成不互易
最好还是能够提供模型看一下
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我的模型有离散端口,也有波导端口.而且离散端口的阻抗设置也都是50欧姆.
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我发现FEKO计算的结果也存在这样的现象。
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你结果什么样的?差距大吗
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[S参数的含义
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S参数的由来:在低频电路中信号的波长和器件的尺寸相差很大,一般都小于波长的1/10,可以用集总参数模型来分析电路,包括网络法和节点法。在高频电路中,当信号的频率达到GHz级别时,信号波长和器件尺寸可以相比拟器件上的等效电压、电流值在期间不同位置处会有不同值,这时要用分布参数模型来分析,而此时路的概念已经失效,需要引入网络的概念来分析。S参数就是建立在入射波和反射波的关系基础上的网络参数,以器件端口的反射信号以及从该端口川香另一端口的信号来描述网络。电阻:能量损失(发热)电容:静电能量电感:电磁能量在高频电路中需要的是分布参数和特性阻抗的概念,分布参数回路元器件所考虑的要素是与电磁波的传送与反射为基础的要素:反射系数衰减系数传送的延迟时间S参数的含义:网络对应参数:Y:导纳参数Z:阻抗参数(前两个用于节点分析非常有效,但对于高频电路等效的电压电流以及相关参数的概念会变得十分抽象)S:散射参数(描述分散程度和大小的量)散射矩阵可以反映端口的入射电压波和反射电压波的关系。以一个二端口的例子来分析S参数的含义:Sij:能量从j口注入,在i口测得的能量,如S11定义为从Port1口反射的能量与输入的能量的比值的平方根,也经常被简化为等效反射电压与等效入射电压的比值。S11:端口2匹配时,端口1的反射系数S22:端口1匹配时,端口2的反射系数S12:端口1匹配时,端口2到端口1的反向传输系数S21:端口2匹配时,端口1到端口2的正向传输系数对于2端口网络Port1输入信号,Port2输出信号,则有:S11表示回波损耗,即有多少能量返回了Port1,当然越小越好,一般S11&0.1(-20dB);S21表示插入损耗,即有多少能量传输到Port2,当然越大越好,一般S21&0.7(-3dB);摘自新浪博客:中心议题:S参数介绍的由来和含义S参数的使用范围S参数在电路仿真中的应用解决方案:对于高频电路,需要采用网络法来进行分析,此时需要用到S参数可以使用元器件厂家的S参数也可以自己搭建测试电路使用网络分析仪来测得S参数要想深刻的理解S参数,需要具备足够的高频电子电路的基础知识?在进行射频、微波等高频电路设计时,节点电路理论已不再适用,需要采用分布参数电路的分析方法,这时可以采用复杂的场分析法,但更多地时候则采用微波网络法来分析电路,对于微波网络而言,最重要的参数就是S参数。在个人计算机平台迈入GHz阶段之后,从计算机的中央处理器、显示界面、存储器总线到I/O接口,全部走入高频传送的国度,所以现在不但射频通信电路设计时需要了解、掌握S参数,计算机系统甚至消费电子系统的设计师也需要对相关知识有所掌握。S参数的作用S参数的由来和含义在低频电路中,元器件的尺寸相对于信号的波长而言可以忽略(通常小于波长的十分之一),这种情况下的电路被称为节点(Lump)电路,这时可以采用常规的电压、电流定律来进行电路计算。其回路器件的基本特征为:具体来说S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电路网络。针对射频和微波应用的综合和分析工具几乎都许诺具有用S参数进行仿真的能力,这其中包括安捷伦公司的ADS(AdvancedDesignSystem),ADS被许多射频设计平台所集成。在进行需要较高频率的设计时,设计师必须利用参数曲线以及预先计算的散射参数(即S-参数)模型,才能用传输线和器件模型来设计所有物理元件。电阻:能量损失(发热)电容:???静电能量电感:???电磁能量但在高频微波电路中,由于波长较短,组件的尺寸就无法再视为一个节点,某一瞬间组件上所分布的电压、电流也就不一致了。因此基本的电路理论不再适用,而必须采用电磁场理论中的反射及传输模式来分析电路。元器件内部电磁波的进行波与反射波的干涉失去了一致性,电压电流比的稳定状态固有特性再也不适用,取而代之的是“分布参数”的特性阻抗观念,此时的电路被称为分布(Distributed)电路。分布参数回路元器件所考虑的要素是与电磁波的传送与反射为基础的要素,即:反射系数衰减系数传送的延迟时间分布参数电路必须采用场分析法,但场分析法过于复杂,因此需要一种简化的分析方法。微波网络法广泛运用于微波系统的分析,是一种等效电路法,在分析场分布的基础上,用路的方法将微波元件等效为电抗或电阻器件,将实际的导波传输系统等效为传输线,从而将实际的微波系统简化为微波网络,把场的问题转化为路的问题来解决。一般地,对于一个网络有Y、Z和S参数可用来测量和分析,Y称导纳参数,Z称为阻抗参数,S称为散射参数;前两个参数主要用于节点电路,Z和Y参数对于节点参数电路分析非常有效,各参数可以很方便的测试;但在处理高频网络时,等效电压和电流以及有关的阻抗和导纳参数变
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S参数在高频测量中的妙用
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在个人计算机平台迈入 GHz阶段之后,从计算机的中央处理器、显示界面、存储器总线到I/O接口,全部走入高频传送的国度,于是高频参数的测量便浮出了台面。 通常高频测量必须考虑的基本项目包括下面几个: ◆ Impedance─特性阻抗。我们常见的电缆/信号线有50、75、100欧姆等不同的阻抗标示,此处所指的阻抗并非直流电阻,而是所谓的特性阻抗,也就是信号传输的每一个经过驿站所面临的阻抗。 ◆ S-Parameters——S参数(S11、S21、S12、S22) ◆ Propagation Delay——传播延迟 ◆ SWR——驻波比 ◆ Crosstalk——串音 信息电子产品的运算速度与传输信息量大幅提升,相关电子零部件的高频特性也愈显重要。如PCB、缆线、连接器等过去被视为单纯桥接作用的零部件,为满足高频应用的需要,现有规格逐渐纳入了衰减、特性阻抗、串音、传输延迟、传输延迟时滞、隔离效果、信号抖动等高频特性的项目。本文将主要介绍S参数在高频测量中的应用。 在高速传输运作下,信号载送的质量相当重要,为了获得最大的传输效率,各项高频参数将成为设计、除错改良、实际应用上的重要参考依据,并须特别注意阻抗(Impedance)的匹配问题、信号延迟时间(Propagation Delay)、时滞(Propagation Skew)、噪声(Noise)、信号损失(Loss)以及信号衰减(Attenuation)等课题。然而,这些参数不容易推算及测量,必须依靠高精密度的仪器来协助才能求得准确的数值。一般来说,在高频测试中所使用的仪器大致上有“时域反射计”(Time Domain Reflectometry)以及“网络分析仪”(Network Analyzer)。 对工程人员来说,S参数是一个重要的指标,S参数的原文名称是“Scattering-Parameter”。电磁能量是在空气等介质或导体中以电磁波形式传送,电磁波会因为回路特性阻抗的不匹配而产生信号反射。当回路内有无数个信号反射时,电磁能量分布与时间的变化就显得相当复杂。 在频率较低的场合,零部件的大小与构成信号波形的波长相比显得微小。反射波的影响相对于信号变化时间,很短时间内退出,故呈现稳定的状态。因此,可采用电压电流比的阻抗来表现器件的固有特性。一般是以“集中定数”回路来视之。也有人用节点(Lump)电路来称呼。其回路器件基本特征为: ◆ 电阻:能量损失(发热) ◆ 电容:静电能量 ◆ 电感:电磁能量 然而,对于高频的元器件与回路而言,相对于元器件内部电磁波传送速度,零部件的大小就不能忽视了。毕竟,在零部件内部电磁波的进行波与反射波的干涉失去了一致性,电压电流比的稳定状态固有特性再也不适用,取而代之的 是“分布定数”的特性阻抗观 念,也有人用分布(Distributed) 电路来称呼。因此,分布定数回路零部件所考虑的要素是与电磁波的传送与反射为基础的要素,也就是: ◆ 反射系数 ◆ 衰减系数 ◆ 传送的延迟时间 以上的多种考虑,就是S参数概念的基本源头。 低频传送线路可以采用底下双端口(2 Port)回路的电压电流关系呈现回路的特性。请注意,此处所提及的网络是指电路,而非服务器连网或因特网。 常用到的各种参数,不外乎有Z参数、Y参数与F参数等。F参数(image parameters)的表现如下式: [ V1 ] [ A B ] [ V2 ] [ ] = [ ] [ ] [ I1 ] [ C D ] [ I2 ] .............(1) Z参数(open-circuit impedance parameters)的表现如下式: [ V1 ] [ Z11 Z12 ] [ I1 ] [ ] = [ ] [ ] [ V2 ] [ Z21 Z22 ] [ I2 ]..........(2) Y参数(short-circuit admittance parameters)的表现如下式: [ I1 ] [ Y11 Y12 ] [ V1 ] [ ] = [ ] [ ] [ I2 ] [ Y21 Y22 ] [ V2 ]..........(3) 请留意,无论是上述的哪一个参数,都可以采用终端短路或终端开路的简单测定方式。以下就以Y参数为示范来说明。 I1 = Y11V1 + Y12V2 I2 = Y21V1 + Y22V2 当终端短路时,也就是V2=0时,Y21 = I2/V1。若是在晶体管的场合,便可借助于Z参数与Y参数混合衍生出来的h参数。 然而,跃进高频的国度,引线的电感量、端点的电容量所引起的影响也不容忽视,不是单纯的终端短路状态(阻抗为零)或终端开路状态(阻抗无限大)就能实现。例如Z11的求得,让I2为零的方针,使用100%反射的测定变成毫无道理可言。 基于这个缘故,具有进行波与反测波概念的S参数,就可以来描绘高频的特性。图3中的入射波(Incident Wave)分别是a1与a2,反射波(Reflected Wave)则是以b1及b2来表示。入射波与反射波的关系可用以下数学式来呈现: [ b1 ] [ S11 S12 ] [ a1 ] [ ] = [ ] [ ] [ b2 ] [ S21 S22 ] [ a2 ] .........(4) 若是展开数学式,可以用下面两个式子来表示: b1 = S11×a1 + S12×a2 ............(5) b2 = S21×a1 + S22×a2.............(6) S11、S12、S21、S22就是S参数。可以使用无反射终端来测定。意思是说,当Z1=Z0时,a2就等于零,于是S11=b1/a1。 一般情况下,S参数可以使用网络分析仪来测量。S11与S22与电压反射系数相关,可以通过阻抗的测量来计算。而S21与S12涉及到传送特性,比如说衰减或相位的特性,通过震荡器与示波器等仪器的组合,也可以来测定。至于使用S参数的回路计算方法,请先参考图4,试着来计算b2作为一个示范。 如果发送端、接收端都是以终端的传送特性来考虑,依据前面S参数(5)与(6),负荷的反射系数若以Γl来表示,则有: a2 = Γl × b2 将此式带入(6),即可求得: b2 = S21 × a1/(1 S22×Γl) .........(7) 相同的道理,发送端的反射系数以Γs来表示,则有: bs = Vs × sqrt(Z0)/(Zs+Z0) 由于a1 = bs + Γs × b1,将此式带入式(5),即可求得: a1 = bs + Γs × (S11 × a1 + S12 × Γs × b2)..................................(8) 综合(7)与(8),就可以求得传送特性: b2 = S21 × bs/((1 - Γs × S11) × (1 - S22 ×Γl) - Γs ×Γl × S12 × S21))....(9) Γl = (Zl - Z0)/(Zl + Z0) Γs = (Zs - Z0)/(Zs + Z0) 其中的Z0,就是网络的特性阻抗。 从上面的说明不难看出使用S参数的计算,没有用到电压、电流,而是采用了接续点的反射系数。 如果以信号流程图(Signal Flow Graph)来展现回路的话,可以运用下列变换法则来实现: ◆ 入射波与反射波的变量转换成接点 ◆ S参数成为枝状 ◆ 枝状是从独*立变量节点出进入从属变量节点 S参数的妙用 毫无疑问,S参数是频域(Frequency Domain)里面判断系统特性的有效之道。 若是观察S参数与光波,两者之间颇有异曲同工的涵义。 再仔细一想,S11就是TDR(Time Domain Reflection),而S21就是TDT(Time Domain Transmission),所以TDR/TDT与单端的S参数存在着可以解释的关系。S21的TDT意味着插入损失(Insertion Loss),S11的TDR就是回送损失(Return Loss)。但在高速传输的场合中,均是采用差分传输(Differential)的模式,因此差分模式下(也可以称为混合模式)的S参数,也是必要认知的一环。要满足差分传输就要导入4端口(4 Port)的回路。在以上的呈现方式中,其中,Sghij的诠释涵义分别是S(输出模式)(输入模式)(输出端口)(输入端口)。 以下便将以Maxim公司 的MAX3950 10Gbps的解串器 (de-serializer)为例来解释S参数的妙用。就呈现回送损失(Return Loss)的S11来说,先要做好测量的设置。图11是单端式(Single-ended)连接型态的回送损失(Return Loss)测量结果,也可以求得差分式的回送损失(Return Loss)。 在USB 2.0接口的运用上,为了克服电磁噪声的问题会导入一个共模滤波元器件CMF(Common Mode Filter)。一般用S参数来评价CMF元器件是相当不错的方法。CMF就相当于一个4端口的元器件,换句话说,等于有16个参数。 [S11 S12 S13 S14 ] [S21 S22 S23 S24 ] S = [S31 S32 S33 S34 ] [S41 S42 S43 S44 ] 由于会有共模输入与反射、差分输入与反射的缘故,经过适当的转换,就可以转化成下面的参数: [Scc11 Scc12 Scd11 Scd12 ] [Scc21 Scc22 Scd21 Scd22 ] S =[Sdc11 Sdc12 Sdd11 Sdd12] [Sdc21 Sdc22 Sdd21 Sdd22] 同样的道理,USB 2.0的连接线也可以采用同样的思维,运用S参数来评价其噪声特性。总之,S参数(scattering-parameter)是端子参数的一种,四端子回路通过连接阻抗校正的电力反射系数与通过系数来表现。当然,从回路特性的测定就足以反映出这个问题。s参数计算/s参数计算器 。
作者:未知 点击:1503次
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【大比特导读】网络分析仪的基本结构绝大部分在测试装置中实现。一旦分析仪测量出入射信号(R参考接收器)和传输信号的幅值和相位,或者是反射信号(A和B接收器)的幅值和相位,就可计算出四个S-参数值。
摘要:&&网络分析仪的基本结构绝大部分在测试装置中实现。一旦分析仪测量出入射信号(R参考接收器)和传输信号的幅值和相位,或者是反射信号(A和B接收器)的幅值和相位,就可计算出四个S-参数值。关键字:&&,,
网络分析仪测量方法
反射系数(G)和传输系数(T)分别对应入射信号中反射信号和传输信号所占的比例。图3示意了这两个向量。现代网络分析基于散射参数或S-参数扩充了这种思想。
S-参数是一种复杂的向量,它们代表了两个射频信号的比值。S-参数包含幅值和相位,在笛卡尔形式下表现为实和虚。S-参数用S坐标系表示,X代表DUT被测量的输出端,Y代表入射RF信号激励的DUT输入端。图4示意了一个简单的双端口器件,它可以表征为射频滤波器,衰减器或放大器。
S11定义为端口1反射的能量占端口1入射信号的比例,S21定义为传输到DUT端口2的能量占端口1入射信号的比例。参数S11和S21为前向S-参数,这是因为入射信号来自端口1的射频源。对于从端口2入射信号,S22为端口2反射的能量占端口2入射信号的比例,S12为传输到DUT端口1的能量占端口2入射信号的比例。它们都是反向S-参数。
你可以基于多端口或者N端口S-参数扩展这个概念。例如,射频环形器,功率分配器,耦合器都是三端口器件。你可以采用类似于双端口的分析方法测量和计算S-参数,如S13,S32,S33。S11,S22,S33等下标数字一致的S-参数表征反射信号,而S12,S32,S21和S13等下标数字不一致的S-参数表征传输信号。此外,S-参数的总个数等于器件端口数的平方,这样才能完整的描述一个设备的RF特性。
表征传输的S-参数,如S21,类似于增益,插入损耗,衰减等其它常见术语。表征反射的S-参数,如S11,对应于电压驻波比(VSWR),回波损耗,或反射系数。S-参数还具有其他优点。它们被广泛认可并应用于现代射频测量。你可以很容易地将S-参数转换成H、Z或其他参数。你也可以对多个设备进行S-参数级联,表征复合系统的RF特性。更重要的是,S参数用比率表示。因此,你不需要把入射源功率设置为精确值。DUT的响应会反映出入射信号的任何微小差别,但通过比率方式表征传输信号或反射信号相对于入射信号的比率关系时,差别就会被消去。
网络分析仪结构
网络分析仪可以分为标量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)两种分析仪。标量分析仪曾一度因其结构简单,成本低廉而广泛使用。矢量分析仪可以提供更好的误差校正和更复杂的测量能力。随着技术的进步,集成度和计算效率的提高,成本的降低,矢量网络分析仪的使用越来越普及。
网络分析仪有四个基本功能模块
信号源,用于产生入射信号,既支持连续扫频也支持离散频点,并且功率可调。信号源通过信号分离模块馈入DUT输入端,信号分离模块可看作一个测试装置。在这里,将反射信号和传输信号分离进不同的组件测量。对于每一个频点,处理器测量信号并计算参数值(例如S21或驻波比)。用户校准主要用于提供数据的错误校正,将在后续详细介绍。最终CONTROLENGINEERINGChina版权所有,当与网络分析仪交互时,你可以在显示器上查看参数以及修正后的数值,并使用其它用户功能,比如缩放波形图。
根据网络分析仪性能和成本的不同,有多种方式实现结构中的四个模块。测试装置可以设计成传输/反射(T/R)或全S-参数。其中,T/R测试装置是最基本的实现方式。
T/R结构包括一个稳定信号源,它能够提供指定频率和功率的正弦波信号;一个参考接收器R,它与功率分配器或定向耦合器相连,用于测量入射信号的幅值和相位。入射信号从网络分析仪端口1发出,馈入DUT的输入端。定向耦合接收器A测量任何反射回端口1的信号(包括幅值和相位)。定向耦合器和电阻桥功能类似,都可以用于分离信号,你可以根据性能,频率范围和成本要求进行选择。信号经过DUT传输进入网络分析仪的端口2,端口2处的接收器B用于测量该信号的幅值和相位。
接收器针对不同的特性要求也有不同的结构,可被看作是带有下变频器、中频滤波器以及矢量检测器的窄带接收机,类似于矢量信号分析仪。它们可以提取出信号的实、虚部,用于计算幅值和相位信息。此外,所有接收器都与信号源使用相同的相位参考,你可以在相同的相位参考下计算接收信号与入射信号的相位关系。
T/R结构具有性价比高,结构简单,性能好的特点。但仅只支持前向参数测量,例如S11和S21。如要测量反向参数,需要断开并反转DUT,或者借助外部开关控制。由于不能切换源(入射信号)到端口2,端口2的纠错能力有限。如果T/R结构设计符合你的项目要求,这种结构是一种高精度和高性价比的选择。
当开关连通端口1,分析仪测量前向参数。当开关连通端口2,你无需重置DUT外部连接,就可以测量反向参数。端口2处的定向耦合接收器B测量前向传输参数和反向反射参数。接收器A测量前向反射参数和反向传输参数。
由于开关放置在网络分析仪的测量路径上,因此用户校准时需要考虑开关的不确定性。尽管如此,两个开关位置仍可能会有细微的差别。另外,随着时间的推移,开关触点磨损,需要更频繁的用户校准。为了解决这个问题,可以把开关移到源输出,并且采用两个参考接收机,R1和R2,分别对应前向和反向。由于采用了更高性能的架构,成本和复杂性也随之而来。
网络分析仪的基本结构绝大部分在测试装置中实现。一旦分析仪测量出入射信号(R参考接收器)和传输信号的幅值和相位,或者是反射信号(A和B接收器)的幅值和相位,就可计算出四个S-参数值。
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如何计算场效应管的输入、输出阻抗一个场效应管的特性阻抗z0=50s参数(MHz)S11 |S11| 0.833 角度 70S21 |S21| 7.808 角度 128S12 |S12| 0.096 角度 40S22 |S22| 0.785 角度 -74如何求输入、输出阻抗。请给出计算过程,不要只给出计算结果,谢谢。
S参数是设计微波小信号的基础公式,对线性小信号比较不错,对于大信号准确度不高,需要用非线性模型.
错误,严格计算ZIN和ZOUT需要利用四个S参数,如果是单向性允许的误差范围内就不用S21 和S12了直接用S11和S22就OK了,严格计算的方法要查下书上的公式把,
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