三.网络参量.ppt

1、射频电路设计，第3章微波器件的网络参数，微波器件中常用的研究方法，场方法，电路方法，场方法，求解器件中各点电磁场的表达式，并用等效参数表示端口间的传输特性；理论上严格，实际上并非都方便可行。道路法采用网络等效微波单元；端口之间的信号关系；不需要知道元素内部的场分布。相关场法可以建立外部特征和等效电路；道路法基于现场法。微波网络，由端口参考面和理想导体界面包围的介质空间。无源微波网络：在介质空间区域没有场源；线性微波网络：填充介质是一种线性介质，与场强无关。微波网络的特性和参考平面的位置是明确确定的，并遵循以下原则：参考平面必须垂直于均匀传输线的纵向；在参考平面上，只考虑传输模场的存在，而不考虑

2、其他模场的存在。通常，参考平面应远离非均匀性(如弯曲角度、过渡点和特征阻抗变化点)进行选择。微波网络的特性(续1)，微波网络的参数是在微波传输线只有单一传输模式时确定的，通常考虑主模式传输：金属矩形波导：通常指TE10主模式；同轴线和带状线：瞬变电磁模式。当存在多模式传输时，不同的模式被认为是多端口网络，并且根据每个传输模式来确定网络参数。微波网络的特性(续2)，等效电路元件通常直接用感抗(nano)、容抗(nano)和电阻(导数)表示，而元件值通常与频率有复杂的函数关系，它是频率的函数。通常，归一化参数由微波网络端口的电磁波能量唯一确定；等效网络的端口参数，如电压波和电流波，没有单一的值。无

3、源元件的射频特性高频电容、电感、高频电容、高频电感、高频电阻、高频电阻和高频线绕电阻的等效电路模型，本章的主要内容，单端口网络的阻抗特性电流、电压、阻抗归一化阻抗矩阵、导纳矩阵、传输矩阵散射矩阵、传输矩阵双端口网络特性信号流图模型、单端口电路、阻抗、短路、开路、单端口网络的阻抗特性、进入网络的复杂功率、转换成电磁场忽略介质的极化损耗，根据坡印亭定理：单端口网络的阻抗特性(续1)，并行双线传输的复功率，单端口网络的输入阻抗和导纳(续2)，单端口网络的阻抗特性。如果网络由电场能量存储主导，则它是电容性的；表现出纯粹的抵抗。网络产生了共鸣。3)网络的输入阻抗和导纳是频率的奇次函数。当移动参考平面或改

4、变工作频率时，网络的输入阻抗/导纳是不同的。本章主要内容，单端口网络的阻抗特性电流，电压，阻抗归一化阻抗矩阵，导纳矩阵，转移矩阵散射矩阵，传输矩阵双端口网络特征信号流图模型，电流，电压和阻抗归一化，归一化原理：归一化前后保持复功率不变，本章主要内容，单端口网络的阻抗特性电流，电压，阻抗归一化阻抗矩阵，导纳矩阵，转移矩阵散射矩阵，传输矩阵双端口网络特征信号流图模型，阻抗矩阵， 导纳矩阵、传递矩阵、阻抗矩阵和导纳矩阵的性质、阻抗矩阵和导纳矩阵的相互转换、归一化传递矩阵、阻抗矩阵、定义：电流的正方向是流向网络的方向。端口k的自阻抗、互阻抗、自阻抗(或输入阻抗)，当除了端口k的所有端口都打开时，端口j

5、到端口k的互阻抗(或传输阻抗)，导纳矩阵，定义：电流的正方向是流向网络的方向。自导，互导纳，阻抗矩阵和导纳矩阵的性质，1。对于同一个多端口网络，是彼此的逆矩阵。阻抗矩阵和导纳矩阵的性质(续1)；2.如果网络中没有各向异性介质(即线性网络)，则网络具有互易性，矩阵变换不变(对称矩阵)。独立矩阵元由，组成，阻抗矩阵和导纳矩阵的性质(续2)。3.如果网络具有对称平面：端口k和端口j是对称的，并且带有相应标签的矩阵元素是相等的。阻抗矩阵和导纳矩阵的性质(续3)。4.无损和互易多端口网络的阻抗和导纳参数是虚数。阻抗和导纳矩阵的归一化(续1)、阻抗和导纳矩阵的归一化(续2)、阻抗和导纳矩阵的归一化(续3)

6、求其阻抗矩阵、网络是对称的、互易的、有损耗的、并且没有导纳矩阵。在示例2中，找到具有Zc特性阻抗和电角度的均匀无损传输线的阻抗矩阵。(1)将每个电压和电流分解成线波的形式；(2)在行波条件下，电压与电流之比为Zc。例2(续)，行波，纯虚数，无损，互易，对称，例3两端口网络的T型等效电路，例4两端口网络的型等效电路，两端口网络的转移矩阵，注意电流的正方向例1:找出具有Zc特性阻抗和电角度的均匀无损传输线的转移矩阵，找出两端具有Yc特性导纳和Y1、Y2并联导纳的转移矩阵。矩阵的相互转换，以I2的正方向为正方向，传递矩阵特征，1。如果网络是互易的，则为2。如果网络是对称的，电压传递系数和电流传递系数

7、，3。如果网络是无损的，A11和A22是实数，A12。本章主要内容，单端口网络的阻抗特性电流、电压、阻抗归一化阻抗矩阵、导纳矩阵、传递矩阵散射矩阵、传输矩阵双端口网络特征信号流图模型、散射矩阵、传输矩阵、散射矩阵特征参考平面位移电压散射矩阵传输矩阵特征信号流图模型、散射矩阵、归一化入射波、归一化出射波、归一化阻抗、散射矩阵(续1)、入射功率、出射功率、进入网络的净功率、散射矩阵(续2)、 当除j端口外的所有端口匹配时，j端口匹配I端口、匹配端口1，端口2的反射系数(即2)； 匹配端口1，从端口2到端口1的传输系数；端口2匹配，从端口1到端口2的传输系数。，散射矩阵(续4)，全反射：匹配：全部通

8、过：全部隔离：例1，两个端口后接一个带反射系数的负载，计算其反射系数，校准测量系统，并添加开路、短路和匹配负载。对于无损、互易和对称网络，(2)对称网络，I和J端口是对称的，散射矩阵的性质(续1)，(3)无源和无损网络的散射矩阵满足酉矩阵：证明进入网络的总复功率是进入每个端口的复功率之和，无源网络消耗的功率是净有功功率：散射矩阵散射矩阵的性质(续3)，展开，物理意义：无源网络外无功率输入， 无损网络内部无功率损耗，能量守恒，散射矩阵的性质(续4)，无损双端口网络，散射矩阵的性质(续5)，(4)匹配特性，在微波网络中，网络的一个端口K匹配。该端口的输入阻抗等于连接的传输线的特性阻抗。 此时，端口

9、的反射系数为0，即散射参数。在端口阻抗匹配的情况下，所有入射功率都将进入网络而不会发生入射功率损耗。散射矩阵的性质(续6)，无损两端口的散射矩阵，如果一个端口匹配，另一个端口将自动匹配。适当移动参考平面位置、参考平面位移、电压散射矩阵，以电压波为网络参数、传输矩阵、(续)、单端口网络的阻抗特性电流、电压、阻抗归一化阻抗矩阵、导纳矩阵、传输矩阵散射矩阵、传输矩阵双端口网络特性信号流图模型、双端口网络的工作特性输入电压反射系数和驻波系数、双端口网络的工作特性网络衰减、功率衰减系数、反射衰减、吸收衰减、无源网络，本章主要内容。 单端口网络的阻抗特性电流、电压、阻抗归一化阻抗矩阵、导纳矩阵、转移矩阵散

10、射矩阵、传输矩阵双端口网络特性信号流图模型、信号流图模型、信号流图模型来源于系统和控制理论。 波的传播与其传输信道和信道网络上的节点有关。简化射频网络及其整体互连关系的分析过程。复杂网络被分解成简单的输入输出特性，其中反射系数和透射系数将被综合。构成信号流图的主要原理。当涉及到S参数时，节点用于识别网络参数(如A1、B1、A2、B2)；分支用于连接网络参数；分支值的加减与分支方向有关。带源端接传输线的信号流程图、信号流程图的结构单元、信号流程图的结构单元(续)，例如，用信号流程图分析两端口网络，找到b1/a1、a1/bs。例：用信号流图分析二端口网络，找出b1/a1，a1/bs(续1)，例：用

11、信号流图分析二端口网络，找出b1/a1，a1/bs(续2)，测量散射参数，射频：射频信号输出通道R:测量入射波，同时也作为参考端口通道A:测量反射波通道B:测量发射波S11和s21: S11=a/r， S21B/R测量S12和S22:将被测设备(DUT)反向连接到双向耦合器：将被测设备输入端口处的入射波和反射波分离到偏置三通； 为被测器件提供必要的偏置条件，在散射参数的测量中(续)，实际测试系统应考虑外部元件对衰减和相移的影响，还应考虑网络分析仪内部结构的影响(如失配状态和初始参考平面)。散射参数的测量参数之间的关系，1。系统参数之间的关系，2。如果测量系统没有引入任何误差，最简单的校准方法需要三个或更多已知负载(开路、短路、匹配等)。)，但是标准负载可能不是标准的。采用TRL校准法消除校准元件固有误差对