常見無源參數(shù)的基本知識(shí)

實(shí)際工作中，除了常見的S參數(shù)，還有表征電源分配網(wǎng)絡(luò)PDN的無源參數(shù)Z參數(shù)，還有Y參數(shù)，對(duì)于線性時(shí)不變系統(tǒng)的參數(shù)，端口測量得出的數(shù)值，就可以描述其系統(tǒng)特性。

端口的概念

實(shí)際工作中，使用的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，存在多端子的電路，這里為了表征相關(guān)特征，使用二端子的電路。所謂端口就是由端子構(gòu)成，在任意時(shí)刻，流入一個(gè)端子的電流等于流出另一個(gè)端子電流的電流，則稱這一對(duì)端子為端口。輸入電流和輸出電流相等，這就是端口條件。這就是無源參數(shù)的端口概念。

無源參數(shù)

前面所說常見的二端口電路，是一個(gè)線性無源的電路，不管其內(nèi)部參數(shù)和結(jié)構(gòu)如何，總是可以用一組方程表示其外部特征。

關(guān)于無源參數(shù)，常見的有導(dǎo)納Y參數(shù)、阻抗Z參數(shù)、混合H參數(shù)、傳輸ABCD參數(shù)等，這里簡單說一說導(dǎo)納Y參數(shù)、阻抗Z參數(shù)。

導(dǎo)納Y參數(shù)

Y參數(shù)都是在一個(gè)端口短路情況下通過計(jì)算或測試求得的，因此Y參數(shù)也稱為短路導(dǎo)納參數(shù)。

端口1施加電壓U1，端口2短路-->Y11表示端口1處的輸入導(dǎo)納；Y21表示端口2與端口1之間的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。

端口2施加電壓U2，端口1短路-->Y12表示端口2與端口1之間的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納；Y22表示端口2處的輸入導(dǎo)納。

阻抗Z參數(shù)

Z參數(shù)都是在一個(gè)端口開路情況下通過計(jì)算或測試求得的，因此Z參數(shù)也稱為開路阻抗參數(shù)。

端口1注入電流I1，端口2開路-->Z11表示端口1處的輸入阻抗；Z21表示端口2與端口1之間的轉(zhuǎn)移阻抗。

端口2注入電流I2，端口1開路-->Z12表示端口2與端口1之間的轉(zhuǎn)移阻抗；Z22表示端口2處的輸入阻抗。

Y參數(shù)和Z參數(shù)的屬性

Z參數(shù)以電壓為應(yīng)變量，Y參數(shù)以電流為應(yīng)變量

兩個(gè)參數(shù)互易性和對(duì)稱性，對(duì)于二端口電路，z12=z21,y12=y21 z11=z22,y11=y22

散射S參數(shù)

在微波系統(tǒng)中，測量端口電壓和電流比較困難，通過測量入射和反射波來表征端口特性，這種在入射波、反射波關(guān)系基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)就是散射S參數(shù)。

散射S參數(shù)可以直接用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到，而網(wǎng)絡(luò)散射矩陣反映了端口的入射電壓波和反射電壓波的關(guān)系。

S參數(shù)和Z參數(shù)

S參數(shù)和各個(gè)參數(shù)之間是可以轉(zhuǎn)換的，實(shí)際的工作中，S參數(shù)和Z參數(shù)使用更多一些，更為常見。S參數(shù)表征信號(hào)，Z參數(shù)表征電源分配網(wǎng)絡(luò)PDN，他們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

端口電壓S參數(shù)和Z參數(shù)兩種表達(dá)方式，S參數(shù)和入射電壓與反射電壓相互關(guān)系有關(guān)，Z參數(shù)只和端口電壓有關(guān)，相關(guān)公式如下：

兩種公式可以通過電流來串聯(lián)：

根據(jù)上述的表達(dá)公式結(jié)合S參數(shù)的相關(guān)公式：

以此推算出S參數(shù)和Z參數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系公式：

小結(jié)

搞清楚各自參數(shù)的基本概念，在實(shí)際的工作中，就能搞清楚需要關(guān)注的參數(shù)和哪些設(shè)計(jì)因素有影響，找到解決問題的方向，進(jìn)而優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量。