网络分析仪工作状态下的中的散射参数-云帆兴烨

在低频电路上常用的Z参数（开路阻抗参数），用在射频通信领域既不符合习惯，也难以测量。归纳起来，有三个重要原因促使我们选择一种新的参数来描述电路：（1）大多数射频电路不允许端口开路或短路，因为这样做会让电路偏离预定的工作状态；（2）波长很短的时候，即使信号只传播很短距离，也会发生不可忽视的相位移动，使测试计算变得非常困难；（3）需要有一整套方法，能够根据所得到的参数迅速简便的设计电路。基于上述原因，散射参数应运而生。

散射参数（Scattering Parameters）常被简称为S参数。和阻抗参数类似，对于有两个端口的网络（例如衰减器）而言，它也包括四个部分，用Sij表示，其中，i表示待检测端口，j表示激励信号的入射端口：

S11：被测器件（device under testing，简称DUT）的一个端口对信号的反射量，又称回波损耗；

S21：信号通过被测器件时产生的变化（幅度和相位变化，又称插损或增益）；

S12：信号以相反方向通过被测器件时产生的变化；

S22：被测器件的另一个端口对信号的反射量。

当一个端口在测试时没有被用到时，应接上匹配负载，于是电路能够非常接近正常的工作状态。测量散射参数，只需要了解信号流经被测器件时产生的变化，同时又不会对电路的正常工作造成影响，因此更加简单、直接。后面将要介绍的网络分析仪，就是专门测量散射参数的装置。

通过数学计算，散射参数能够被转换为其它类型的参数。

S参数是归一化的相对值

四个S参数都代表出射信号与入射信号的电压比（或功率比，在计算时应统一）。还是用衰减器来举例，图（2）中，入射信号的功率是1W，经过待测器件，输出0.1W，则S21=0.1/1=0.1。换算成分贝值则为-10dB。于是这支衰减器的衰减量是10dB。这一相对值又是频率的函数。随着频率的变化，衰减器的衰减量可能发生波动。把频率作为横坐标，衰减量作为纵坐标，可以得到幅度——频率特性图，简称幅频特性图。

有的时候还需要关心信号通过电路以后相位发生的变化。例如一支天线，给他输入1W∠0°的信号，在天线的端口上测到反射信号功率为入射信号的0.5倍（称为反射系数），但是反射信号与入射信号之间，电压的相位相差了90度，则天线的S11表示为0.707∠90°，表明有-3dB的回波损耗，且相位滞后90度。