网络分析仪s参数「矢量网络分析仪s参数含义」

今天带来网络分析仪s参数「矢量网络分析仪s参数含义」，关于网络分析仪s参数「矢量网络分析仪s参数含义」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

z对一个射频电路或者射频器件，我们不能用一个确定的数字来代表这个元器件的特性，因为随着频率的变化这个电路或者器件的特性也在发生变化。既然这个射频电路或者器件的特性和频率相关，而我们不能让系统只工作在一个频率上面，欧姆定律的概念已经失效，现在需要引入网络的概念来分析。也就是说在不同的频率时，电压和电流不同，他们的比值阻抗也不是一个固定值。专业名词就是分布参数电路。有分布参数就有集总参数。

集总参数电路：集总参数是用于表征低频电路的，在低频电路中，电路的所有参数,如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上,各个元件上,各点之间的信号是瞬间传递的,这种理想化的电路模型称为集总电路。用集总电路近似实际电路是有条件的，这个条件是实际电路的尺寸要远小于电路工作时的电磁波长。

对于集总参数电路，由基尔霍夫定律唯一地确定了结构约束（又称拓扑约束，即元件间的联接关系决定电压和电流必须遵循的一类关系）。

分布参数电路：指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同。这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时间的函数外，还是空间坐标的函数。一个电路应该作为集总参数电路，还是作为分布参数电路，或者说，要不要考虑参数的分布性，取决于其本身的线性尺寸与表征其内部电磁过程的波长之间的关系。若用L表示电路本身的最大线性尺寸，用λ表示电压或电流的波长，则当不等式 λ>>L成立，电路便可视为集总参数电路，否则便需作为分布参数电路处理。电力系统中，远距离的高压电力传输线即是典型的分布参数电路，因50赫兹的电流、电压其波长虽为6000千米，但线路长度达几百甚至几千千米，已可与波长相比。通信系统中发射天线等的实际尺寸虽不太长，但发射信号频率高、波长短，也应作分布参数电路处理。

集总参数和分布参数电路里同一连接点上的电压特点

现在今天要介绍的主角“S参数”就正式登场了。在仿真中我们一般都用S参数来代表无源网络。S参数也被称为散射参数，适用于分布参数电路。

下图非常形象的表示信号的走向。a1是入射的信号，b1是反射的信号，b2是传输的信号。S参数就是建立在这些信号能量关系基础上的网络参数。

S参数示意图

S参数可以用网络分析仪测量到。

以一个二端口的例子来分析S参数的含义：

注意我们说S参数都是指的电压关系，很多文献上描述S参数有的表示电压关系，有的表示功率关系，有的表示电流关系，我们为避免混乱，就用S参数表示电压关系，S（dB）表示功率关系。

S11：端口2匹配时，端口1的电压反射系数，在S11(dB)表示功率反射关系，RL表示回波损耗，即有多少能量返回了Port1，当然越小越好，即能量很少反射回来。

S11的定义公式：S11=b2/a1,a2=0

假设S11=0.1，则表示有1V电压入射，0.1V电压反射回来。此时S11=0.1，也就是反射系数ρ=0.1，S11(dB)=20lg(S11)=-20dB，表示反射的信号功率大小比入射信号小20dB。为了方便使用，定义回损Return Loss，RL=|S11(dB)|=20dB。

反射系数、回波损耗、驻波比定义和关系表

VSWR=(1 ρ)/(1-ρ),VSWR的定义在上一篇文章 射频概念中阻抗的概念以及行波匹配，共轭匹配的方法 有说明：

反射系数、回波损耗、驻波比对应表

S21：端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数：

S21 = b2/a1，a2 = 0

注意S21表示电压传输系数，用T表示，S21（dB）表示插入损耗，即有多少能量传输到Port2，对S21来说当然越大越好，最大是1，即能量全部传输到port2，没有损耗。

驻波比、回损、插损、反射系数、传输系数对应表

S22和S12的意义和S11、S21相同，定义如下：

S12 = b1/a2，a1 = 0

S22 = b2/a2，a1 = 0

总之，S参数表征的是电压关系参数，S（dB）表示的功率关系参数，RL表示回损，也就是反射回来的信号功率比入射信号功率小多少dB，这个值是越大越好，越大表示反射信号的能量占比越小。而S21是电压传输系数，理想值是1,表示没有电压损失；S21（dB）表示插入损耗（插损，Insertion Loss,记做IL），对我们需要的信号而言，S21（dB）越接近于零越好。