我们之前分析了射频电路分析的复杂性,包括其传输线的长线效应,以及电磁波的趋肤效应。对于电磁系统的分析,貌似只能依靠对麦克斯韦方程组的求解。虽然我们多次尝试去解读最简单的麦克斯韦思想。但是面对复杂的边界条件,我们只能依赖于电磁仿真软件去求解。聪明的人面对复杂的问题总会找到捷径。我们复杂的微波电路网络封闭成一个小小的黑盒子,我们不用知道其内部构造如何,通过其网络参数,就可以得到我们想要的一切。
任何一个微波电路都可以作为一个黑盒子看待,小到一根小小的传输线,大到一个复杂的收发系统系统。我们不用去管网络内部的电磁场结构或者供电情况,只需要考虑其对外呈现的电气特性就可以。我们需要知道的这个微博盒子的特性参数,就是我们今天要学习的网络参数。在微波网络中,常用的网络参数有四种——Z,Y,A,S。Z,Y,A这三个参数是基于电压电流来定义的,S参数则是按照网络端口的输入输出波来定义的,如下图所示。
Z参数,阻抗参数的定义
Z参数就是表示端口处电压和电流的关系,其定义如下。
那么已知Z参数,上图这个二端口网络的特性如何表示呢?
即:
同理,也可以得到导纳参数Y和传输参数A的物理意义。
上面Z参数和Y参数表示了端口处的电压和电流的关系。我们仔细去看一下这个传输参数,等式左侧时端口1处的电流和电压,等式右侧则是端口2处的电压和电流,是不是就是端口2和端口1之间的传输关系?这个在微波网络级联的时候就比较好用,一级一级传输呗。。。注意,这里传输的是电压和电流。
S参数,我们之前做过专题去讨论。这个也是我们最常用的网络参数。这个S参数实际上就是描述网络传输和反射的参量。我们直接说定义:
物理意义呢?
S11和S22就是端口的反射系数,S21和S12就是两端口的传输系数。
尽管这四种网络参数定义各不相同,都可以描述同一个微波网络,之间也可以相互变换。
如果已知S参数,那么其他Z,Y,A参数转换如下:
注意,这个转换公式很好用哦,可以直接来求解网络的级联的S参数。多个网络A参数相乘就是整个网络的A参数,然后再把A参数转换成整个网络的S参数,那么整个网络的反射系数和传输系数就搞定啦。
多个网络级联S参数求解步骤:
通常是把每个微波网络的S参数,先转换为A参数,
然后,A参数直接相乘。。。。
A=A1*A2*A3
最后再把网络的A参数转换成S参数
看了上面这个A转S的公式,是不是就意识到,级联网络的反射系数和传输系数,没那么简单啦。当然,您可以用软件来求解网络级联。所以,网络级联参数的预测都是假的。公式就是这么复杂,哪天我们一起搞简单一点。。。。
本文完
不知道您懂了吗,反正我感觉稍微懂了一点点。。。
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