微波散射參量

微波散射參量

微波散射參量,若a1和a2表示入射功率波,b1和b2表示反射功率波,a2= 0即是“負載ZL=輸出端的反射阻抗Z0”的情況(輸出波完全被負載吸收),a1 = 0即是“輸入(信號源)阻抗ZS = 輸出端的反射阻抗Z0”的情況(一般取 ZS = Z0 = 50Ω),則該兩端網路可用用入射波 (a1,a2) 和散射波 (b1,b2) 的線性關係來表示。

計算方式

(1)對於微波兩端網路
若a1和a2表示入射功率波,b1和b2表示反射功率波,a2= 0即是“負載ZL=輸出端的反射阻抗Z0”的情況(輸出波完全被負載吸收),a1 = 0即是“輸入(信號源)阻抗ZS = 輸出端的反射阻抗Z0”的情況(一般取 ZS = Z0 = 50Ω),則該兩端網路可用用入射波 (a1,a2) 和散射波 (b1,b2) 的線性關係來表示:

兩連線埠網路兩連線埠網路
b1= s11 a1 + s12 a2, b2= s21 a1 + s22 a2,式中的sij即稱為散射參量,它們的意義分別是:
s11 = b1 / a1 ] (a2 = 0時) 為輸入端功率反射係數 (在輸出端負載匹配時);
s22 = b2 / a2 ] (a1 = 0時) 為輸出端功率反射係數 (在輸入端負載匹配時);
s21 = b2 / a1 ] (a2 = 0時) 為正向轉移功率增益 (在輸出端負載匹配時);
s12 = b1 / a2 ] (a1 = 0時), 反向轉移功率增益 (在輸入端負載匹配時)。
在微波領域,s-參量用得比較多,因為它比其他種類的參量容易測量。例如,在ZS = Z0 = 50Ω時,s11和s22就等於電壓反射係數,可直接測量;而s21和s12的模就等於反向和正向轉移電壓增益的平方根,可用矢量電壓表進行測量。
s-參量與y、h、z等其它參量之間可相互轉換,例如:
h11 = [ (1+ s11) (1+ s22) - s12 s21 ] Z0 / [ (1- s11) (1+ s22) + s12 s21 ] ,
h12 = 2 s12 / [ (1- s11) (1+ s22) + s12 s21 ] ,
h21 = - 2 s21 / [ (1+ s11) (1+ s22) + s12 s21 ] ,
h22 = [ (1- s22) (1- s11) - s12 s21 ] Y0 / [ (1- s11) (1+ s22) + s12 s21 ] 。
(2)對於微波半導體電晶體
在小信號作用下, 可看成是一個有源的線性兩端網路,其各種性能都可用s-參量來表示,例如:
電晶體的功率增益 GP = (輸出到負載的功率) / (發生器輸入給網路的功率)
=│s21│(1– ΓL2)/{(1– | s21│2) + ΓL2 (│s21│2 – D2 ) – 2 Re(ΓL N)},
ΓL = (ZL – Z0) / (ZL + Z0) , D = s11 s22 – s12 s21 , N = s22 – D s11*。
電晶體的穩定係數 K = ( 1 +│D│2 –│s11│2 –│s22│2 ) / ( 2│s12 s21│) 。當K≥1時,電晶體是無條件穩定的(即是說在不存在外反饋時,不管是無源負載、還是有源阻抗,都不會產生振盪),當K<1時, 電晶體是有條件穩定的(一定的輸入和輸出阻抗下有可能產生振盪,則為了不產生振盪, 對輸入和輸出阻抗需加以限制)。
電晶體的最大資用功率增益 GAmax = │(s21 / s12 ) &#91; K2 + ( K – 1 )1/2 &#93; │。
電晶體的單向功率增益 U = │s11 s22 s12 s21│/ &#91; (1 – │s11│2 ) (1 –│s22│2 ) &#93; .

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