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对于三端口器件,将三个两端口S参数合成一个三端口S参数

Question asked by xindong Employee on Sep 2, 2020

对于一个三端口器件,当使用两端口网络分析仪分别测试了三组S参数后,可以将这三组两端口S参数合成为一个三端口S参数。在ADS软件中,可以参考自带的例子进行S参数的合成:

 

或者通过原理图菜单 Tools-> Data File Utilities 

该工具的使用可以参考文档 如果将3个S2P文件转换为S3P文件 

使用上述方法将三个两端口的S参数合成一个三端口的S参数的前提条件是在对三端口网络进行两端口S参数测试时,三端口器件的第三个端口必须使用50欧姆负载进行端接。

如果第三个端口没有使用负载端接,而是开路和短路的情况下,还可以进行三端口S参数合成吗?

 

下面从理论上对三端口S参数合成进行一下分析:

这是三端口S参数的关系式:ax, bx分别表示某一个端口的入射波和反射波

在进行两端口测试时,如果第三个端口接匹配负载,则从这个端口的入射波为0,以上面关系式中的第三个端口为例,即 a3 = 0,S参数矩阵变化为:

正好是第三个端口端接匹配负载时测试得到的S参数。

从上面可以看出,使用三组两端口S参数,完全可以得到一个三端口S参数的所以S参数分量。

 

那么如果第三个端口没有端接负载,而是开路的情形呢?

我们知道,当电路开路时,开路处的电流为0。

对三端口器件,可以使用阻抗矩阵进行描述:

在进行两端口测试时,第三个端口开路,从阻抗矩阵的角度来看,第三个端口的 i3 =0,这时候的Z参数矩阵变化为:

从中可以看出,可以使用三组两端口网络的Z参数,合成三端口的Z参数。

所以,可以导入三组测量的S参数,将导入的S参数变换为Z参数,再构建三端口Z参数,之后再由三端口Z参数变换为三端口S参数。

 

同理,第三个端口短路的情形下

电路短路时,短路节点处的电压为0

对三端口器件,可以使用导纳矩阵进行描述:

在进行两端口测试时,第三个端口短路,从导纳矩阵的角度来看,第三个端口的 v3 =0,Y参数矩阵:

 

从中可以看出,可以使用三组两端口网络的Y参数,合成三端口的Y参数。

所以,可以导入三组测量的S参数,将导入的S参数变换为Y参数,再构建三端口Y参数,之后再由三端口Y参数变换为三端口S参数。

 

上面是从理论上推导了由三端口器件的两端口S参数合成三端口S参数,使用匹配负载进行第三个端口的端接,或者使用开路和短路,都是比较特殊的端接方式,可以使三端口网络参数降阶为两端口网络参数,从而可以直接使用已有的两端口网络参数进行三端口网络参数合成。对于通用的情形下,无法利用网络降阶进行直接合成。

 

从实际的测试来讲,使用开路或者短路,都会发生全反射的情形,有可能对器件造成影响。另外,有可能需要考虑直接开路或者直接短路时,开路或者短路的完美性带来的问题。

 

 

 

Outcomes