淺談微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)的計算

我們之前分析了射頻電路分析的復(fù)雜性，包括其傳輸線的長線效應(yīng)，以及電磁波的趨膚效應(yīng)。對于電磁系統(tǒng)的分析，貌似只能依靠對麥克斯韋方程組的求解。雖然我們多次嘗試去解讀最簡單的麥克斯韋思想。但是面對復(fù)雜的邊界條件，我們只能依賴于電磁仿真軟件去求解。聰明的人面對復(fù)雜的問題總會找到捷徑。我們復(fù)雜的微波電路網(wǎng)絡(luò)封閉成一個小小的黑盒子，我們不用知道其內(nèi)部構(gòu)造如何，通過其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，就可以得到我們想要的一切。

任何一個微波電路都可以作為一個黑盒子看待，小到一根小小的傳輸線，大到一個復(fù)雜的收發(fā)系統(tǒng)系統(tǒng)。我們不用去管網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電磁場結(jié)構(gòu)或者供電情況，只需要考慮其對外呈現(xiàn)的電氣特性就可以。我們需要知道的這個微博盒子的特性參數(shù)，就是我們今天要學(xué)習的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。在微波網(wǎng)絡(luò)中，常用的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有四種——Z，Y，A，S。Z，Y，A這三個參數(shù)是基于電壓電流來定義的，S參數(shù)則是按照網(wǎng)絡(luò)端口的輸入輸出波來定義的，如下圖所示。

Z參數(shù)就是表示端口處電壓和電流的關(guān)系，其定義如下。

那么已知Z參數(shù)，上圖這個二端口網(wǎng)絡(luò)的特性如何表示呢？

即：

同理，也可以得到導(dǎo)納參數(shù)Y和傳輸參數(shù)A的物理意義。

上面Z參數(shù)和Y參數(shù)表示了端口處的電壓和電流的關(guān)系。我們仔細去看一下這個傳輸參數(shù)，等式左側(cè)時端口1處的電流和電壓，等式右側(cè)則是端口2處的電壓和電流，是不是就是端口2和端口1之間的傳輸關(guān)系？這個在微波網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)的時候就比較好用，一級一級傳輸唄。。。注意，這里傳輸?shù)氖请妷汉碗娏鳌?/p>

S參數(shù)，我們之前做過專題去討論。這個也是我們最常用的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。這個S參數(shù)實際上就是描述網(wǎng)絡(luò)傳輸和反射的參量。我們直接說定義：

物理意義呢？

S11和S22就是端口的反射系數(shù)，S21和S12就是兩端口的傳輸系數(shù)。

盡管這四種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)定義各不相同，都可以描述同一個微波網(wǎng)絡(luò)，之間也可以相互變換。

如果已知S參數(shù)，那么其他Z，Y，A參數(shù)轉(zhuǎn)換如下：

注意，這個轉(zhuǎn)換公式很好用哦，可以直接來求解網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)的S參數(shù)。多個網(wǎng)絡(luò)A參數(shù)相乘就是整個網(wǎng)絡(luò)的A參數(shù)，然后再把A參數(shù)轉(zhuǎn)換成整個網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)，那么整個網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)就搞定啦。

多個網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)S參數(shù)求解步驟：

首先把每個微波網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)，先轉(zhuǎn)換為A參數(shù)，

然后，A參數(shù)直接相乘。。。。

A=A1*A2*A3

最后再把網(wǎng)絡(luò)的A參數(shù)轉(zhuǎn)換成S參數(shù)

看了上面這個A轉(zhuǎn)S的公式，是不是就意識到，級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)，沒那么簡單啦。當然，您可以用軟件來求解網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)。