網(wǎng)絡分析儀工作狀態(tài)下的中的散射參數(shù)-云帆興燁

在低頻電路上常用的Z參數(shù)（開路阻抗參數(shù)），用在射頻通信領(lǐng)域既不符合習慣，也難以測量。歸納起來，有三個重要原因促使我們選擇一種新的參數(shù)來描述電路：（1）大多數(shù)射頻電路不允許端口開路或短路，因為這樣做會讓電路偏離預定的工作狀態(tài)；（2）波長很短的時候，即使信號只傳播很短距離，也會發(fā)生不可忽視的相位移動，使測試計算變得非常困難；（3）需要有一整套方法，能夠根據(jù)所得到的參數(shù)迅速簡便的設計電路。基于上述原因，散射參數(shù)應運而生。

散射參數(shù)（Scattering Parameters）常被簡稱為S參數(shù)。和阻抗參數(shù)類似，對于有兩個端口的網(wǎng)絡（例如衰減器）而言，它也包括四個部分，用Sij表示，其中，i表示待檢測端口，j表示激勵信號的入射端口：

S11：被測器件（device under testing，簡稱DUT）的一個端口對信號的反射量，又稱回波損耗；

S21：信號通過被測器件時產(chǎn)生的變化（幅度和相位變化，又稱插損或增益）；

S12：信號以相反方向通過被測器件時產(chǎn)生的變化；

S22：被測器件的另一個端口對信號的反射量。

當一個端口在測試時沒有被用到時，應接上匹配負載，于是電路能夠非常接近正常的工作狀態(tài)。測量散射參數(shù)，只需要了解信號流經(jīng)被測器件時產(chǎn)生的變化，同時又不會對電路的正常工作造成影響，因此更加簡單、直接。后面將要介紹的網(wǎng)絡分析儀，就是專門測量散射參數(shù)的裝置。

通過數(shù)學計算，散射參數(shù)能夠被轉(zhuǎn)換為其它類型的參數(shù)。

S參數(shù)是歸一化的相對值

四個S參數(shù)都代表出射信號與入射信號的電壓比（或功率比，在計算時應統(tǒng)一）。還是用衰減器來舉例，圖（2）中，入射信號的功率是1W，經(jīng)過待測器件，輸出0.1W，則S21=0.1/1=0.1。換算成分貝值則為-10dB。于是這支衰減器的衰減量是10dB。這一相對值又是頻率的函數(shù)。隨著頻率的變化，衰減器的衰減量可能發(fā)生波動。把頻率作為橫坐標，衰減量作為縱坐標，可以得到幅度——頻率特性圖，簡稱幅頻特性圖。

有的時候還需要關(guān)心信號通過電路以后相位發(fā)生的變化。例如一支天線，給他輸入1W∠0°的信號，在天線的端口上測到反射信號功率為入射信號的0.5倍（稱為反射系數(shù)），但是反射信號與入射信號之間，電壓的相位相差了90度，則天線的S11表示為0.707∠90°，表明有-3dB的回波損耗，且相位滯后90度。