关于联接二端口网络的S参数分析

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二端口网络的网络参数-文档资料

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阻抗参数[Z]
u1
U1 Z e1
, i1
I1
Z e1
u2
U2 Ze2
, i2
I2
Ze2
代入整理可得 [u] [z][i]
其中,
z
z11 / ze1
z12 / ze1ze2
z21 / ze1ze2 z22 / பைடு நூலகம்e2
1、2 导纳参数[Y]
在上述双端口网络中, 以U1、U2为自变量, I1、I2 为因变量, 则可得另一组方程:
U 2
I
2
其中,[A]称为转移矩阵,方阵中各参数的物理意义 如下:
A11
U1 U2
|I2 0
A12
U1 I2
|U2 0
表示T2开路时电压的转移参数 表示T2短路时转移阻抗
转移参数[A]
A21
I1 U2
|I2 0
表示T2
A22
I1 I2
|U2 0
表示T2短路时电流的转移参数
若将网络各端口电压、电流对自身特性阻抗归一
对于如下图所示的两个网络的级联:
U1
I1
A1
U2
I
2
U2
I
2
A2
U3
I3
转移参数[A]
+ I1
I2
I3 +

U1
[A1]
U2
[A2]
U3



双端口网络的级联
转移参数[A]
则有
U1
I1
A1
A2
U3
I3
令 A A1A2
则对于n个双端口网络级联 A A1A2 An
散射参数[S]

二端网络参数分析

二端网络参数分析

二端网络参数分析二端网络(Two-port network)是指具有输入端和输出端的电气网络系统。

它是信号传输和处理的基础,广泛应用于通信、电子、电力等领域。

为了评估二端网络的性能和特性,人们引入了网络参数进行分析。

本文将介绍二端网络的四种主要参数:传输参数、散射参数、混合参数和链路参数,并分别解释它们的含义和应用。

1. 传输参数传输参数(Transmission parameters),又称为T参数,描述了输入和输出之间的传输关系。

它是输入电压与输出电流之比和输入电流与输出电压之比的比值。

通常用矩阵形式表示:T = [T11 T12; T21 T22]其中,T11和T22分别表示输入电压与相应输出电流之比,T12和T21表示输入电流与相应输出电压之比。

传输参数广泛应用于线性电路分析和设计领域,可以用来计算电压传输函数和电流传输函数,从而评估二端网络的增益和频率响应。

2. 散射参数散射参数(Scattering parameters),简称S参数,是描述电路中信号的反射和传播特性的重要参数。

它用于描述输入和输出之间的散射关系,即输入到输出的信号在电路中的散射情况。

散射参数也可以用矩阵形式表示:S = [S11 S12; S21 S22]其中,S11表示输入端口的反射系数,S22表示输出端口的反射系数,S12表示从输出端口到输入端口的传输系数,S21表示从输入端口到输出端口的传输系数。

散射参数可以用来计算功率增益、频率响应和信号的反射损耗,是无源二端网络分析中的重要工具。

3. 混合参数混合参数(Hybrid parameters),也称H参数或h参数,用于描绘二端网络中输入和输出端之间多种电路元件的相互作用情况。

它是电压和电流之间的线性关系,由下列方程组来描述:V1 = h11 * I1 + h12 * V2I2 = h21 * I1 + h22 * V2其中,h11和h22表示输入输出之间的电流传输关系,h12和h21表示输入和输出之间的电压传输关系。

二端口网络的网络参数

二端口网络的网络参数

二端口网络的网络参数
1、带宽:是指数据在物理链路上传输的速率,通常以比特每秒(bps 或 b/s)来表示,它可以定义为一端口网络中有效传输的最大数据流量速率。

2、全双工:指网络单根线路可以实现双向传输的功能,是指其中一段信道上,端点上的数据设备既可以接收另一端的数据发送,又可以传输自己的数据。

3、延时:指数据在网络中传输的时间,这种时间波动幅度较小的网络延迟又被称为带宽延迟。

它取决于物理链路的参数,网络负载,封包大小以及传输速率等因素。

4、丢包率:丢包率是一个衡量网络性能的重要指标,它是指发出去的网络封包在网络环境中无法被正常接收的比例。

丢包率反映了网络传输的稳定性和可靠性,用以衡量和评价网络的实时性能。

5、OSI参考模型:OSI(Open System Interconnection)参考模型是网络通信进行参考和分析的标准,包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层7层结构。

6、TCP/IP协议:TCP/IP(Transmission Control
Protocol/Internet Protocol)协议是网络传输的基础,它规定了网络节点之间的通信语言和网络传输的基本过程。

S参数

S参数

S参数的含义S参数的含义以二端口网络为例,如单根传输线,共有四个S参数:S11,S12,S21,S22,对于互易网络有S12=S21,对于对称网络有S11=S22,对于无耗网络,有S11*S11+S21*S21=1,即网络不消耗任何能量,从端口1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口2上了。

在高速电路设计中用到的微带线或带状线,都有参考平面,为不对称结构(但平行双导线就是对称结构),所以S11不等于S22,但满足互易条件,总是有S12=S21。

假设Port1为信号输入端口,Port2为信号输出端口,则我们关心的S参数有两个:S11和S21,S11表示回波损耗,也就是有多少能量被反射回源端(Port1)了,这个值越小越好,一般建议S11<0.1,即-20dB,S21表示插入损耗,也就是有多少能量被传输到目的端(Port2)了,这个值越大越好,理想值是1,即0dB,越大传输的效率越高,一般建议S21>0.7,即-3dB,如果网络是无耗的,那么只要Port1上的反射很小,就可以满足S21>0.7的要求,但通常的传输线是有耗的,尤其在GHz以上,损耗很显著,即使在Port1上没有反射,经过长距离的传输线后,S21的值就会变得很小,表示能量在传输过程中还没到达目的地,就已经消耗在路上了。

对于由2根或以上的传输线组成的网络,还会有传输线间的互参数,可以理解为近端串扰系数、远端串扰系统,注意在奇模激励和偶模激励下的S参数值不同。

需要说明的是,S参数表示的是全频段的信息,由于传输线的带宽限制,一般在高频的衰减比较大,S参数的指标只要在由信号的边缘速率表示的EMI发射带宽范围内满足要求就可以了。

信息电子产品的运算速度与传输信息量大幅提升,相关电子零部件的高频特性也愈显重要。

如PCB、缆线、连接器等过去被视为单纯桥接作用的零部件,为满足高频应用的需要,现有规格逐渐纳入了衰减、特性阻抗、串音、传输延迟、传输延迟时滞、隔离效果、信号抖动等高频特性的项目。

二端口网络参数的测定含数据处理

二端口网络参数的测定含数据处理

二端口网络参数的测定含数据处理1.测量传输参数:传输参数是描述输入信号与输出信号之间转移关系的参数,主要包括电压传输系数(Voltage Transfer Gain)和相移(Phase Shift)。

测量电压传输系数可以采用两种方法:开路法和短路法。

-开路法:将输入端口接入一个高阻抗电压表,测量输出电压和输入电压,传输系数为输出电压除以输入电压。

-短路法:将输入端口接入一个低阻抗电流表,测量输出电压和输入电压,传输系数为输出电压除以输入电压。

测量相移可以通过相位计或示波器测量输入和输出信号的相位差。

2.测量散射参数:散射参数是描述网络中反射和传输特性的参数。

主要有反射系数(Reflection Coefficient)和传输系数(Transmission Coefficient)。

测量散射参数需要使用网络分析仪(Network Analyzer)。

-反射系数:将网络中的一个端口短路,通过网络分析仪测量另一个端口的反射系数。

-传输系数:将网络中的一个端口短路,通过网络分析仪测量另一个端口的传输系数。

测量时需要注意选择合适的测试频率范围,以保证测量精度。

3.测量稳定参数:稳定参数主要用于分析网络的稳定性和输入输出匹配情况。

主要包括输入射频功率范围(Input RF Power Range)、输出射频功率范围(Output RF Power Range)和电源抑制(RF Power Suppression)等参数。

-输入射频功率范围:通过逐渐增大输入功率,观察网络的输出功率是否随之增加,当输出功率不再增加时,即达到输入射频功率的最大范围。

-输出射频功率范围:通过逐渐增大输出功率,观察输出功率是否随之增加,当输出功率不再增加时,即达到输出射频功率的最大范围。

-电源抑制:通过观察输入功率和输出功率之间的关系,确定电源抑制的程度。

测量时需要注意选择合适的功率测量装置和保护电路,以保证测量的准确性和安全性。

数据处理方法:在进行二端口网络参数测定后,需要对测得的数据进行处理和分析。

实验八微波二端口网络参数的测量

实验八微波二端口网络参数的测量

实验八微波二端口网络参数的测量、分析和计算一、实验目的(1)理解可变短路器实现开路的原理;(2)学会不同负载下的反射系数的测量、分析和计算;(3)学会利用三点法测量、分析和计算微波网络的[S]参数。

二、实验原理[S] 参数是微波网络中重要的物理量,其中[S]参数的三点测量法是基本测量方法,其测量原理如下:对于互易双口网络有S12=S21,故只要测量求得S11、S12 及S21三个量就可以了。

被测网络连接如图8-1 所示。

图8-1 [S] 参数的测量设终端接负载阻抗Z l,令终端反射系数为Γl,则有: a2 = Γl b2, 代入[S]参数定义式得:于是输入端(参考面T1)处的反射系数为将待测网络依次换接终端短路负载(既有Γl = -1)、终端开路负载(即Γl = 1)和终端匹配负载(即Γl = 0)时,测得的输入端反射系数分别为Γs、Γo 和Γm,代入式(8-1)并解出:由此得到[S]参数,这就是三点测量法原理。

在实际测量中,由于波导开口并不是真正的开路,故一般用精密可移动短路器实现终端等效开路l0位置(或用波导开口近视等效为开路),如图8-2 所示。

图8-2 用可变短路器测量[S]参数实验步骤三、实验内容和步骤(1)将匹配负载接在测量线终端,并将测量线测试系统调整到最佳工作状态;(2)将短路片接在测量线终端,从测量线终端向信源方向旋转探针座位置(测量线前的大旋钮),使选频放大器指示为零(或最小),此时的位置即为等效短路面,记作zmin0 ;(3)在终端将短路片取下,换接上可变短路器,在探针位置zmin0 处,调节可变短路器使选频放大器指示为零(或最小),记录此时可变短路器的位置l1 ;(4)继续调节可变短路器,使选频放大器指示再变为零,再记录此时可变短路器的位置l2 ;(5)在终端将可变短路器取下,换接上待测网络,并在待测网络的终端再接上匹配负载,按照实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γm ;(6)在待测网络的终端取下匹配负载,换接上可变短路器,并将可变短路器调到位置l1 ,按照实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γs;(7)将可变短路器调到终端等效开路位置,即l0=(l1+l2)/2 的位置,按实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γo;(8)要求反复测量三次,并处理数据(即参考实验五方法,将根据测量得到的Imin 、Imax 、zmin1 等数据计算相应的反射系数) ;(9)再根据式(8-3)计算得到[S]参数。

电路基础原理二端口网络的特性与参数分析

电路基础原理二端口网络的特性与参数分析

电路基础原理二端口网络的特性与参数分析在电路领域中,二端口网络是一个非常重要的概念。

二端口网络是指具有两个输入端口和两个输出端口的电路系统。

它可以用于各种电子设备和通信系统中,包括滤波器、放大器和传输线等。

二端口网络的特性可以通过参数来描述。

这些参数包括传输参数、散射参数、喉参数和混合参数。

传输参数描述了输入和输出之间的关系,散射参数描述了输入和输出之间的散射特性,喉参数描述了输入和输出之间的传输特性,混合参数描述了输入和输出之间的相互作用。

传输参数是描述输入和输出之间关系的一类参数。

它们包括传输增益、电压传输、电流传输和功率传输等。

传输增益是指输出电压与输入电压之间的比例关系,电压传输是指输入电压与输出电流之间的比例关系,电流传输是指输入电流与输出电压之间的比例关系,功率传输是指输入功率与输出功率之间的比例关系。

散射参数是描述输入和输出之间散射特性的一类参数。

它们包括散射系数、反射系数和传输系数等。

散射系数是指从输入端口到输出端口的散射功率与输入功率之间的比例关系,反射系数是指从输出端口返回到输入端口的反射功率与输入功率之间的比例关系,传输系数是指从输入端口到输出端口的传输功率与输入功率之间的比例关系。

喉参数是描述输入和输出之间传输特性的一类参数。

它们包括输入阻抗、输出阻抗、输入导纳和输出导纳等。

输入阻抗是指输入端口的阻抗与输入电压和输入电流之间的关系,输出阻抗是指输出端口的阻抗与输出电压和输出电流之间的关系,输入导纳是指输入端口的导纳与输入电压和输入电流之间的关系,输出导纳是指输出端口的导纳与输出电压和输出电流之间的关系。

混合参数是描述输入和输出之间相互作用的一类参数。

它们包括互阻、互导和互传等。

互阻是指输入电流与输出电压之间的关系,互导是指输入电压与输出电流之间的关系,互传是指输入功率与输出功率之间的关系。

通过对二端口网络的特性和参数进行分析,可以更好地了解电路的传输、散射、传输和相互作用特性。

双端口网络的参数与特性分析

双端口网络的参数与特性分析

双端口网络的参数与特性分析双端口网络是一种常见的网络拓扑结构,其具有灵活性和可靠性。

本文将对双端口网络的参数与特性进行分析,并探讨其在现实应用中的重要性。

1. 双端口网络的定义双端口网络,顾名思义,具有两个端口或接口。

这意味着它能够同时连接两个不同的网络或设备,并且可以在这两个端口之间实现数据的传输和转发。

这种网络结构常用于数据中心、服务器、交换机等设备中。

2. 双端口网络的参数双端口网络的关键参数可以分为以下几个方面进行分析:2.1 带宽带宽是指双端口网络能够传输的数据量。

通常以每秒传输的位数或字节数来衡量,常见的单位有bps、Kbps、Mbps和Gbps。

双端口网络的带宽决定了其数据传输的速度和效率,对于高容量的数据传输非常重要。

2.2 速度双端口网络的速度是指数据从一个端口传输到另一个端口所需要的时间。

速度取决于双端口网络的带宽、传输介质及硬件设备的性能等因素。

当网络速度较快时,可以更快地传输大量数据,提高工作效率。

2.3 时延时延是指数据从一个端口发送到另一个端口所需要的时间。

时延包括发送时延、传播时延、处理时延和排队时延等。

双端口网络的时延影响着数据传输的实时性和响应速度,对于要求低延迟的应用场景非常重要。

2.4 容量双端口网络的容量是指其能够处理的最大数据流量。

容量取决于网络设备的处理能力、存储能力和传输能力等因素。

容量越大,网络能够同时处理更多的数据,并满足复杂的应用需求。

3. 双端口网络的特性除了上述参数外,双端口网络还具有以下特性:3.1 冗余性双端口网络的两个端口提供了冗余路径,当其中一个端口出现故障或拥塞时,可以通过另一个端口继续传输数据,保证网络的可靠性和可用性。

3.2 弹性双端口网络可以根据需求调整带宽、速度和容量等参数,以适应不同应用场景的变化。

它具有灵活性和可扩展性,能够满足不同规模和复杂度的网络需求。

3.3 安全性双端口网络可以通过安全协议和技术来保护网络通信的机密性和完整性。

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l l l 气
Z =RIR2 } Z

一一

=TT
=T 2 ' 瓦





U = r } ZI t n () I 5
() 7
由式 (3. )和 (6 可得: 1) (4 1 1)
将 T参数转换为S 参数, 可得: 戈 又 1 丁
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r es es e we L
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() 3
比 凡: 开 例是 。离 端口1 电 反 波认 是a 的 压 射 , , 在
瑞口1 射的 与 反 部分 端口2 压入 的电 射波气从 端
口2 输到端口1 传 的那部分之和,故有
出,计算值与测量值基本吻合。
5 50
为 50, 0 然后用上述分析方法计算了串联之后的 一 端口网络S 参数, 最后用网络分析仪测量了串 联 之后的S 参数。 给出了 图4 计算值与测量值的比 较
结果,由图可以看出,计算值与测量值基本吻合。
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图 5 两个二端口网络的并联
} 盈 万盆引
25 . 参数的 基本原理
任何二端口网络都可以用4 参数来表示其 个S 端口 特性, 用散射参数表示的二端口 网络如图 1) ( 8 所示 其信号流如图 l ) o r 所示。
其中Z和Z 别 级 后网 参 抗。 。 。 为 联 络的 考阻 分
图2 两个二端口网络的级联 在求两个子网络级联组成的合成网络的散射矩

一 \

孵以州 翩州 志干 姻
蕊饥 〔 、



一 /


一.
一0. 一
明 一
、 一

二 络


/ 一 } 参
数 一
Y 数 于 网 ; 参 与 络N 的几 参 等 子 络N 的K 数 子网 Z
参数之和。即:

}0


Y 万+ = 乙
(1 2)
3 .结论
由串联情况的推导可知,对某一网络来说
对一个网 络而言, 根据散射参数定理, 可知式
Z= ; Z二E S (一'‘ . Z+ (+ 'E S一 , : ) )
+E S (一 ) () (+ ) S , 2 E 一 0
得到以 上关系式后, 根据式 (9 可 1) 得到串 联 二端口网络的s 参数。 为了 检验上述方法的有效性, 设计了 两个不同 的二端口网络, 并使其串 电 连, 路结构及元件参数 r 一  ̄二 - 一 - .二66 , 5
两个 络N 和N 的 应参 抗为 子网 , 2 相 考阻 o 几 zlo 一-  ̄一 o o zl&

本文首先用S 参数表征二端口网络,然后分析 了二 端口网 络三种联接方式的S 参数. 并给出了具
体计 9公式。
级联的兼容条件如下:
Z = t,Z =Zu b 2 () a Z n i 2,Z =Z b b 2

1 r . 二 1 .. ‘ J
其T4 中} - 二
阮 al
S 一;. ; SS S A。 , ; ,
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S, 1 z 一; S,

es L
r 热



同 对于 . 络N 也 理, 子网 , 有
 ̄一

-一
为端口的入 射电 流和反射电流, 为该网 R 络的端接
参考阻抗.
对端口的总电压和总电流也用同样的基准的 归一化表示, 可得 ( 归一化量用下标 “ ” n 表示) :
l l
七 5叩‘ 1 71 _ 1:0 0 , 5 s _
图 3 两个二端口网络的串联
卜 州 二 蕊
号 迁 矽
r . d

图4 串 参数 联二端口网络的S 3 . 3并联的情况 图4 为两个二端口网 络并联组成的网 同串 络。 联的 情况一样, 并联也是在端口 条件不被破坏的条 件手才能成立。 根据电 路理论, 并联二端口网 络的
: ; L

一  ̄
I= 2= 2 ‘工 I R( 一. R I )
() 6
baab 2 , ; 二 , ' 2 一
由 () ( ) 3 4 . ,
厂 1 ,

= 2 , U) a b R 一 ,= 一 ( U
对网络的2参数也做归一化表示,得
13) (l#)
式可得
甘口

.. .
门 l se I
‘. . 毛

-几
月 1
TT 一 , I TT ,: Z 2
针对变量a b 和 整理上式,引入单位矩阵
可得
b ( + )( 一) =Z E ,。 E . 一Z a
将上述方程与式 ( )相比较,得 1
b 二S a
(7 1)
个端子的电 流等于流出另一端子的电 不因串 流) 联 而破坏,此时串联二端口网络的2参数等于子网
如果能找出 端口网 二 络的S 参数与 Z 参数之间 的关 用5 系, 参数来表示Z参数, 然后利用串 联二 端口网 络的 Z参数关系,就能得到串 联网络的s参
数。
Z=E SE S , +) 一) ( ( 一
件的前提下,有
() 1 9
经过以 上推导,得到了s参数与Z参数之间 的关系。 对于串联的二端口网络, 在不破 坏端口 条
( 8) 1
其 S ( + 丫( E 中 =Z E ' . ) n Z
络N 的Z 数 子 络丛 的:参 之 , : , , 与 网 参 z数 和 即 参数表示的Z 经过适当变换之后, 也可得用 s 参数如 下: Z Z+ Z () = , Z 9
U= z= 2 + , , R R U U ( ; U )
如上 所示, 图3 从图3 看出, 可以 两个二端口的 端 口 条件没有因为串联而被破坏。 木文先用网络分析仪分别测量了N1 N 和 2的
S参数,测量范围为 10 H -2MH }端接阻抗 0K z 0 z
口 条件没有因为并联而被破坏。 用上述方法对已 经 测量得到的两个不同网络的S 参数进行了计算, 然 后用网络分析仪对并联之后的网络进行了 测量。 图 5 给出了计算值与测量值的比较结果, 由图可以看

L .

几 艺
2 L = J 2 S aJ
Sr ( ,a 1 Z ) l, 〕
由图可知

.口
( 4)
b=, a= , b二 2 a= 2 ) , b , , 2 b, 2 a ( , a 5
由于满足级联兼容的条件,因此有
二 2 I = + R + , a b ( ) ( I ) ; 1 2
()中的a 是归一化了入射散射变量和反射 1 和b
散射变量,其中
a R 二 = 2; V U I ,
(0 1)

b R , RI = 1 = Z, U
(1 1)
其 = :arb 卜 , , , 中a 卜 j, ,bTU U = I , ,
分 为 的 射电 和反 压, ; 工分 别 端口 入 压 射电 I、 , 别

.白


.we es L

 ̄ ̄
J 了

,. ‘
1 . e es


一一




1 1



es
l L
得 把二端口网络的端口电压用2参数表示,
参数。
+E S (+ ", ( ) (一 "E S 一 2 ) ) 4
为了 检验上述方法的有效性, 设计了 两个不同 的二端口网络, 并使其并连, 路结构及元件参数 电 如上图5 所示. 从图5 看出, 可以 两个二端口的 端
[ 1 ]邱关 电 北京: 等教育出 源, 路, 高 版社,97 1 9 [ 梁贵书,电网络分析选论, 2 〕 保定: 华北电 力
关词二口络“数娜 键 端网 参
引a 构成二端口网络本身的元件及其联接方式决 定了该网络的参数。 一旦把表征二端口的参数确定 后, 就可以 找出二端口中电 压和电流的变化关系,
还可以用来比较不同二端口网络在传递电能和信 号方面的性能,因此应用非常广泛.
3 级联的情况 . 1 图 2是由两个二 端口网络级联组成的网络。
式下的s 参数, 给出了计算公式, 并用实例检验了 方法的有效性。 参考文献
Y = 一) + 一 . SE , ( S )
对于并联的二端口网络有
() 2 3
Y = =E S( S一 + (一. +., ,Y Y 二 ) ) E
此时根据式 2) (2 就可以 得到并联情况下的5
经适当 变换,可得到用 S 参数表示的Y参数
如 下:
本文从二端 口网络的一般概念和其 s参数的 基本原理入手, 利用传输散射参数T和网络的2、 Y 分别推导了级联、 S (+ }, 一 ) =E Y)( 一E () 2 2 Y 参数, 串联和并联三种联接方
阵时, 使用传输散射矩阵 ( 是很方便的。 r) 对于 图 1 二端口 网络散射参数及其信号流图
子 络N ,由 () 殊 得 网 , 式 1 可以
根 ) 电 入 据图1 , 压 射波a输入以 在 ( b : 后, 端 口1 射 的 分 。 传 到 反 掉 部 是况 , 输 端口2 部 的 的 分
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