S参数问题

liutao4343

S参数的定义是说一个n端口网络，在所有端口都匹配下，测得的电压波（=功率波开平方）的增益或反射系数。也就是说，一个n端口的S参数是固定的。

然而一个晶体管的datasheet给的S参数，是在晶体管的输入、输出端接50Ω阻抗下测得的S参数，这时的S参数并不是晶体管（这个二端口网络）的S参数，因为前后接50Ω的端口并没有匹配。这个S参数其实是一个电路（晶体管前后接50Ω）的S参数。


那么，如何用仿真软件（ADS、Cadence IC）得到晶体管（这个二端网络）的S参数呢？

dick_chen

首先S参数不是所有端口都匹配的情况下测得的。比如S21是指除1端口以外，其余端口都接匹配负载（一般是50欧姆），但是1端口不接负载而是接输入，由1端口入射的信号到达2端口的传输值。这个值可以是功率的比值也可以是幅值的比值，这个你要根据具体软件的规定来看（不过一般都是功率比值）。如果你用ADS仿真的话有专门用于计算S参数的端口，叫50欧姆Term。它既是端口，在计算的时候又能自动帮你完成上述匹配操作，从而求得各端口S参数。

liutao4343

回复 2# dick_chen


   ADS仿真管子S参数的时候不会自动匹配，因为我改变源阻抗，或负载阻抗的值，对S11、S22、S21、S12都有影响。所以ADS仿真管子的S参数是在当前源、负载阻抗下的S参数，并不是管子这个二端网络的S参数。

dick_chen

本来S参数就是在源和负载是某一确定值的时候计算出来的（只是我们一般都规定为50欧姆），对于某一相同的器件，不同的源和负载的阻抗就会对应不同的S参数，建议你去看下广义S参数的定义，当各个端口阻抗不相同的时候，软件会按照广义S参数去求解。你自己想嘛，对于一个50欧姆微带线，如果源也是50欧姆当然能传输很好，如果源是300欧姆，那微带线的反射和透射都会不一样。比如反射系数T=（300-50）/(300+50)

liutao4343

回复 4# dick_chen


   不是，S参数的定义是对一个n端口网络定义的，要求端口匹配，书上都这么写的。。不是定义在接一定端口阻抗的n端口网络。你去看看S参数的内容，从来没提到50欧姆这个东西。

liutao4343

回复 4# dick_chen


  端口1的 反射系数不是S11，在端口2匹配的时候，端口1 的反射系数才等于s11.

dick_chen

第一，我说反射系数只是想说清楚为什么各个端口的端口阻抗不一样的时候计算得到的S11和S21不一样，S11=20log（|T|）*sqrt(Zl/Zs),所以，不是你说的匹配的时候T等于S11，而是源阻抗和负载阻抗相等的时候T等于S11.
第二，我专门关注过各种书上对S参数具体的计算，很多计算结果是对的但是计算方法就是错的。正确的计算方法一定要充分理解S参数所表达的意思，特别是当遇到Zs不等于Zl的时候普通的S参数定义已经失效了，必须按照广义S参数定义计算出来的S参数才和ADS里的计算结果一致。举个例子，Zs=100，Zl=100 中间如果接一个R=50欧姆的电阻，这时S11是多少呢？计算S11先让2端口接负载100欧姆电阻，为什么接100欧姆电阻呢？因为我们计算的是Zl=100时的S参数，如果Zl等于其他值我们就接其他的电阻。这样的话在1端口看到的输入阻抗就是Zin=50+100，反射系数T=(Zin-Zs)/(Zin+Zs)=0.2, 而S11=20*log(0.2)*1=-13.9794有图有真相。[img][/img]

dick_chen

你看这是仿真结果。

liutao4343

回复 8# dick_chen


谢谢。
我有个疑问，S11的定义是2端口匹配的条件下，1端口的反射电压波除以入射电压波，但是你在8楼的电路，2端口并不匹配（2端口向输入端看到的阻抗是150欧，向输出端看到的阻抗是100欧），那这样就不满足S11定义的条件了，这样能算S11吗？

我并没有说你那个是错的，只是这里不理解。

totowo

你可以换一种理解方式，不用考虑入射反射这种MW的内容。

对于一个二端口网络，Y参数和Z参数显然是固定的，Z参数也是固定的但重要的是Z参数需要一个”归一化阻抗“ Z0。这几个参数之间是可以互相转化的，但对于S参数必须同时定义一个归一化阻抗。你所说的"各端口匹配”，等价于“负载(源)阻抗 = 归一化阻抗”。

S参数的定义是说一个n端口网络，在所有端口都匹配下，测得的电压波（=功率波开平方）的增益或反射系数。也就 ...
liutao4343 发表于 2015-11-26 19:46

                               
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