单端口微波网络S参数测量讲诉
S参数,射频与微波,滤波器,放大器
GinGSGoutGL
+
= +Leabharlann 上图为源端和负载的反射系数
消去方程组中的U2r，并根据反射系数的定义，有
Gin= =S11+
由上式可见，当S12 0时，输入端反射系数不仅与网络S参数有关，还与网络所接负载有关。当负载端匹配，即 L=0时， in=S11.
S参数在微带带通滤波器中的应用
一个线性网络可以用它的端口参数来描述其特性，而不必知道网络内部的结构。在射频和微波频段使用最多的是S参数。S参数是基于入射波和反射波之间的关系的参数。
1.单端网络
2.双端网络
1.双端网络它的两个端口分别接信号源与负载，必须用4格参数来表述入射波和反射波之间的关系，即输入端口和输出端口的反射系数，输入口向输出口的正向传播以及输出口向输入口的反向传输。图1.在端口1，U1i为入射电压波，U1r为反射波电压;在端口2，U2i为入射波电压，U2r为反射电压波。反射电压U1r是由端口1的入射波U1i在端口1的反射，以及端口2的入射波U2i经过网络的反向传输两部分组成。反射电压U2r是由端口1的入射波U1i经过网络的正向传输和端口2的入射波U2i在端口2的反射两部分组成。因此可列方程
同理有
our= =S22+
式中 是源端的反射系数
3.双端口网络的输入阻抗
= = =
=
U1r=S11U1i+S2iU2i
U2r=S21U1i+S22U2i
U1iU2i
ZSZL
U1rU2r
图1双端口网络S参数
S22= U2i=0,表示当U2i=0时，端口1的反射波电压与入射波电压之比，测得条件要求U2i=0.由于端口2没有源，所以断口2的入射波U2i实际上是信号源通过双端口网络的传输达到负载后的反射。要求，即无反射，这就要求网络的断口2与负载匹配。这个条件与测量网络的其他参数，如k参数，y参数，要求网络在端口在网络在端口短路或开路相比，匹配在射频时较容易做到，而在射频时做到短路和开路，则要困难得多。1就是S参数使用于射频系统的原因。
s参数定义、矢量网络分析仪基础知识和s参数测量义讲全套
S 参数定义、矢量网络分析仪基础知识及S 参数测量§1 基本知识1.1 射频网络这里所指的网络是指一个盒子，不管大小如何，中间装的什么，我们并不一定知道，它只要是对外接有一个同轴连接器，我们就称其为单端口网络，它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。
注意：这儿的网络与计算机网络并不是一回事，计算机网络是比较复杂的多端（口）网络，这儿主要是指各种各样简单的射频器件（射频网络），而不是互连成网的网络。
1．单端口网络 习惯上又叫负载Z L 。
因为只有一个口，总是接在最后又称终端负载。
最常见的有负载、短路器等，复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。
单端口网络的电参数 通常用阻抗或导纳表示，在射频范畴用反射系数Γ（回损、驻波比、S 11）更方便些。
2．两端口网络 最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。
匹配特性 两端口网络一端接精密负载（标阻）后，在另一端测得的反射系数，可用来表征匹配特性。
传输系数与插损 对于一个两端口网络除匹配特性（反射系数）外, 还有一个传输特性，即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T 。
插损（IL ） = 20Log │T │dB ，一般为负值，但有时也不记负号，Φ即相移。
两端口的四个散射参量测量 两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回损已足，但对考究的场合会用到散射参量。
两端口网络的散射参量有4个，即S 11、S 21、S 12、S 22。
V2S参数的基本定义：S11：端口2匹配时，端口1的反射系数Г及输入驻波，描述器件输入端的匹配情况，S11=a2/a1;也可用输入回波损耗RL=-2Olg(ρ)（能量方面的反应）表示。
S22：端口1匹配时，端口2输出驻波，描述器件输出端的匹配情况，S22=b2/b1。
S21：增益或插损，描述信号经过器件后被放大的倍数或者衰减量。
S21=b1/a1. 对于无源网络即传输系数T或插损，对放大器即增益。
S12：反向隔离度，描述器件输出端的信号对输入端的影响，S12=a2/b2。
单端口微波网络S参数测量讲诉
单端口网络S 参数测量系统摘 要：在一个网络或系统中，描述其特性的参数有很多，[Z]、[Y]、[A]参量是以端口归一化电压和电流来定义的，这些参量在微波频段很难准确测量。
而[S]参量由归一化入射波电压和归一化反射波电压来定义，容易测量，且具有直观的物理意义，故在微波网络中的应用较多。
首先我们分析n 端口网络S 参数，然后特殊化为单端口，考虑实际测量单端口网络[S]参量的方法，分析测量误差来源，并采用了一定的测试技术进行误差修正，得到了器件性能指标的精确测试结果。
最终结合资料，分析近代微波测试技术的主要特点。
关键词：S 参数；扫频反射计；不确定度；定向耦合器；检波器一.散射参数首先以二端口网络为例，明确散射参数具体含义，如图，设n a 代表网络第n 端口的归一化入射波电压，n b 代表n 端口的归一化反射波电压，它们与同端口的电压关系为0i n n U a Z =0r n nU b Z =（其中，0n Z 为第n 端口的参考阻抗）若为线性网络，a 与b 有线性关系，二端口网络可以写出1111122b S a S a =+ 即：[][][]b S a =其中：11122122[][]S S S S S = 2211222b S a S a =+（具体参数求解与定义可参见参考文献[1]宋铮、张建华、唐伟《电磁场微波技术与天线》中微波基础部分）Z01 Z02a1 b1 a2 b2双端口网络二.系统基本原理网络分析仪是通过测定线性网络的反射参数和传输参数，获得该网络参数频域、时域特性等几乎所有网络特性的测量仪器， S 参数是其中最基本的特性参数。
网络分析仪分为 2 类：(1)标量网络分析仪：只测量线性系统的幅度信息；(2)矢量网络分析仪：可同时进行幅度传输特性和相位特性测量。
网络分析仪测量S参数的精度是衡量其性能的重要标准。
网络的S参数只有在完全匹配的系统中测量时,测量结果才是精确的。
而在网络分析仪中,既使用了无源器件,又使用了有源器件,同时其内部的微带线并不是完全和其它连接点匹配,因此,其性能并不是完全理想的,这就要求必须对网络分析仪在测量过程中的误差进行分析,通过数学分析的方法把误差从实际测量中去掉,从而提高测量的精度。
单端口s参数转换电容值
单端口s参数转换电容值
单端口S参数转换电容值是一个复杂的过程，涉及到电气工程中的多个领域，包括电路理论、微波工程和电磁场理论。
S参数，或散射参数，是描述网络或系统性能的重要参数，尤其在微波和射频（RF）领域中。
而电容值，则是描述电路元件储存电荷能力的物理量。
在单端口网络中，S参数可以转换为元件值，包括电阻、电感和电容。
这一过程通常需要使用网络分析仪进行测量，获取S参数后，再通过特定的数学公式进行转换。
以下是一个简单的步骤说明：
1.测量S参数：首先，使用网络分析仪测量单端口的S参数。
这
通常涉及将信号源连接到网络的输入端口，并使用接收机测量
通过网络的传输和反射特性。
2.确定元件值：从测量的S参数中，可以提取出元件值，如电阻、
电感和电容。
这通常涉及求解一系列的数学方程，这些方程描
述了网络元件与S参数之间的关系。
3.计算电容值：一旦获得了元件值，就可以计算出电容值。
在某
些情况下，可能需要使用特定的等效电路模型，这取决于网络
的具体类型和配置。
4.验证和校准：最后，通过比较计算出的电容值与已知的参考值
来验证结果的准确性。
如果差异较大，可能需要重新检查测量
过程或调整等效电路模型。
需要注意的是，具体的转换过程可能因不同的应用和网络类型而有所不同。
此外，实际操作中可能还需要考虑其他因素，如温度、湿度和环境条件等对测量结果的影响。
因此，在进行此类转换时，建议咨询电气工程专家或查阅相关的专业文献以获取更准确和详细的信息。
S参数详解
电子元器件S参数的含义和用途在进行射频、微波等高频电路设计时，节点电路理论已不再适用，需要采用分布参数电路的分析方法，这时可以采用复杂的场分析法，但更多地时候则采用微波网络法来分析电路，对于微波网络而言，最重要的参数就是S参数。
在个人计算机平台迈入 GHz阶段之后，从计算机的中央处理器、显示界面、存储器总线到I/O接口，全部走入高频传送的国度，所以现在不但射频通信电路设计时需要了解、掌握S参数，计算机系统甚至消费电子系统的设计师也需要对相关知识有所掌握。
S参数的作用S参数的由来和含义在低频电路中，元器件的尺寸相对于信号的波长而言可以忽略(通常小于波长的十分之一)，这种情况下的电路被称为节点(Lump)电路，这时可以采用常规的电压、电流定律来进行电路计算。
其回路器件的基本特征为：●具体来说S参数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。
●针对射频和微波应用的综合和分析工具几乎都许诺具有用S参数进行仿真的能力，这其中包括安捷伦公司的ADS（Advanced Design System），ADS被许多射频设计平台所集成。
●在进行需要较高频率的设计时，设计师必须利用参数曲线以及预先计算的散射参数（即S-参数）模型，才能用传输线和器件模型来设计所有物理元件。
○电阻：能量损失（发热）○电容：静电能量○电感：电磁能量但在高频微波电路中，由于波长较短，组件的尺寸就无法再视为一个节点，某一瞬间组件上所分布的电压、电流也就不一致了。
因此基本的电路理论不再适用，而必须采用电磁场理论中的反射及传输模式来分析电路。
元器件内部电磁波的进行波与反射波的干涉失去了一致性，电压电流比的稳定状态固有特性再也不适用，取而代之的是“分布参数”的特性阻抗观念，此时的电路被称为分布（Distributed）电路。
分布参数回路元器件所考虑的要素是与电磁波的传送与反射为基础的要素，即：○反射系数○衰减系数○传送的延迟时间分布参数电路必须采用场分析法，但场分析法过于复杂，因此需要一种简化的分析方法。
S参数定义,矢量网络分析仪基本知识和S参数测量
S参数定义、矢量网络分析仪基础知识及S参数测量§1 基本知识1.1 射频网络这里所指的网络是指一个盒子，不管大小如何，中间装的什么，我们并不一定知道，它只要是对外接有一个同轴连接器，我们就称其为单端口网络，它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。
注意：这儿的网络与计算机网络并不是一回事，计算机网络是比较复杂的多端（口）网络，这儿主要是指各种各样简单的射频器件（射频网络），而不是互连成网的网络。
1．单端口网络习惯上又叫负载Z L。
因为只有一个口，总是接在最后又称终端负载。
最常见的有负载、短路器等，复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。
➢单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示，在射频范畴用反射系数Γ（回损、驻波比、S11）更方便些。
2．两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。
➢匹配特性两端口网络一端接精密负载（标阻）后，在另一端测得的反射系数，可用来表征匹配特性。
➢传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性（反射系数）外, 还有一个传输特性，即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T。
插损（IL）= 20Log│T│dB ，一般为负值，但有时也不记负号，Φ即相移。
V2➢两端口的四个散射参量测量两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回损已足，但对考究的场合会用到散射参量。
两端口网络的散射参量有4个，即S11、S21、S12、S22。
S参数的基本定义：S11：端口2匹配时，端口1的反射系数Г及输入驻波，描述器件输入端的匹配情况，S11=a2/a1;也可用输入回波损耗RL=-2Olg(ρ)（能量方面的反应）表示。
S22：端口1匹配时，端口2输出驻波，描述器件输出端的匹配情况，S22=b2/b1。
S21：增益或插损，描述信号经过器件后被放大的倍数或者衰减量。
S21=b1/a1. 对于无源网络即传输系数T或插损，对放大器即增益。
S12：反向隔离度，描述器件输出端的信号对输入端的影响，S12=a2/b2。
第五部分 S参量测量及网络分析
b1 s11a1 s12 a2 b2 s21a1 s22 a2
当二端口网络特性用散射参量描述时,两端口面上的 a1 和 a2 为入射波, b1 和 b2 为出射波,且有
a1 U i 1
U i1 Z 01
a2 U i 2
b2 U r 2
Ui 2 Z 02
Ur2 Z 02
T
S
T
S 1
*
T
式中 S 为 S 的转置矩阵，若网络可逆，则 S
S
，
为 S 的共轭矩阵；1 为单位矩阵。对于可逆无耗二 端口网络有
S
*
S11 S22
令 S11
S11 e j11
22
S12 1 S11
j12
2
，S22 S22 e j ，S12 S12 e
= =
b1
a2
b2
a1=0 a1 = 0
2端口反射系数
S12=
a2
2端口到1端口正向传输系数
1. 传输参数测量
矢量电压表
高 频 信 号 源
12dB衰减
功 分 器
入射
传输
0－70dB衰减 S12(s21)= 传输 入射
DUT
2. 反射参数测量
矢量电压表 高 频 信 号 源 12dB衰减
功 分 器
入射
间的频响跟踪误差系数，； 串扰信号的总和。
t30 跨接在网络输入端和输出端的两个测试口之间的各项
（3）反射/传输测试单元 1）二定向耦合器测试单元
t30 ：各项串扰信号之总和
t11 : 向源端看的等效源的反射
系数
r01
r01
什么是s参数？s参数的含义？
什么是s参数？s参数的含义？什么是s参数微波网络法广泛运用于微波系统的分析，是一种等效电路法，在分析场分布的基础上，用路的方法将微波元件等效为电抗或电阻器件，将实际的导波传输系统等效为传输线，从而将实际的微波系统简化为微波网络，把场的问题转化为路的问题来解决。
微波网络理论在低频网络理论的基础上发展起来，低频电路分析是微波电路分析的一个特殊情况。
微波系统主要研究信号和能量两大问题：信号问题主要是研究幅频和相频特性；能量问题主要是研究能量如何有效地传输。
微波系统是分布参数电路，必须采用场分析法，但场分析法过于复杂，因此需要一种简化的分析方法。
一般地，对于一个网络有Y、Z和S参数可用来测量和分析，Y称导纳参数，Z称为阻抗参数，S称为散射参数；前两个参数主要用于集总电路，Z和Y参数对于集中参数电路分析非常有效，各参数可以很方便的测试；但是在微波系统中，由于确定非TEM波电压、电流的困难性，而且在微波频率测量电压和电流也存在实际困难。
因此，在处理高频网络时，等效电压和电流以及有关的阻抗和导纳参数变得较抽象。
与直接测量入射、反射及传输波概念更加一致的表示是散射参数，即S参数矩阵，它更适合于分布参数电路。
S参数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。
同N端口网络的阻抗和导纳矩阵那样，用散射矩阵亦能对N端口网络进行完善的描述。
阻抗和导纳矩阵反映了端口的总电压和电流的关系，而散射矩阵是反映端口的入射电压波和反射电压波的关系。
散射参量可以直接用网络分析仪测量得到，可以用网络分析技术来计算。
只要知道网络的散射参量，就可以将它变换成其它矩阵参量。
下面以二端口网络为例说明各个S参数的含义，如图所示。
二端口网络有四个S参数，Sij代表的意思是能量从j口注入，在i口测得的能量，如S11定义为从 Port1口反射的能量与输入能量比值的平方根，也经常被简化为等效反射电压和等效入射电压的比值，各参数的物理含义和特殊网络的特性如下：S11：端口2匹配时，端口1的反射系数；S22：端口1匹配时，端口2的反射系数；S12：端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输系数；S21：端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数；对于互易网络，有：S12＝S21；对于对称网络，有：S11＝S22 对于无耗网络，有：（S11）2＋（S12）2＝1 ；S21表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目的端（Port2）了，这个值越大越好，理想值是1，即0dB，S21越大传输的效率越高，一般建议S21>0.7，即－3dB。
S参数详解
电子元器件S参数的含义和用途在进行射频、微波等高频电路设计时，节点电路理论已不再适用，需要采用分布参数电路的分析方法，这时可以采用复杂的场分析法，但更多地时候则采用微波网络法来分析电路，对于微波网络而言，最重要的参数就是S参数。
在个人计算机平台迈入GHz阶段之后，从计算机的中央处理器、显示界面、存储器总线到I/O接口，全部走入高频传送的国度，所以现在不但射频通信电路设计时需要了解、掌握S参数，计算机系统甚至消费电子系统的设计师也需要对相关知识有所掌握。
S参数的作用S参数的由来和含义在低频电路中，元器件的尺寸相对于信号的波长而言可以忽略(通常小于波长的十分之一)，这种情况下的电路被称为节点(Lump)电路，这时可以采用常规的电压、电流定律来进行电路计算。
其回路器件的基本特征为：●具体来说S参数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。
●针对射频和微波应用的综合和分析工具几乎都许诺具有用S参数进行仿真的能力，这其中包括安捷伦公司的ADS（Advanced Design System），ADS被许多射频设计平台所集成。
●在进行需要较高频率的设计时，设计师必须利用参数曲线以及预先计算的散射参数（即S-参数）模型，才能用传输线和器件模型来设计所有物理元件。
○电阻：能量损失（发热）○电容：静电能量○电感：电磁能量但在高频微波电路中，由于波长较短，组件的尺寸就无法再视为一个节点，某一瞬间组件上所分布的电压、电流也就不一致了。
因此基本的电路理论不再适用，而必须采用电磁场理论中的反射及传输模式来分析电路。
元器件内部电磁波的进行波与反射波的干涉失去了一致性，电压电流比的稳定状态固有特性再也不适用，取而代之的是“分布参数”的特性阻抗观念，此时的电路被称为分布（Distributed）电路。
分布参数回路元器件所考虑的要素是与电磁波的传送与反射为基础的要素，即：○反射系数○衰减系数○传送的延迟时间分布参数电路必须采用场分析法，但场分析法过于复杂，因此需要一种简化的分析方法。
s参数的测量方法
s参数的测量方法s参数测量方法引言：s参数是指散射参数（scattering parameters），也称为传输参数（transmission parameters），是用于描述电子元件或电子系统中信号传输和散射特性的重要参数。
s参数测量方法广泛应用于射频（RF）和微波领域。
本文将介绍s参数的测量方法，并详细阐述其中的步骤和注意事项。
一、仪器准备s参数的测量需要使用一些特定的仪器设备，包括信号源、功率计、频谱分析仪、网络分析仪等。
在进行测量前，需要确保仪器的状态良好，并校准好相关的参数。
此外，还需要准备适当的连接线缆和适配器，以确保信号的传输和连接的稳定性。
二、建立测量系统在进行s参数测量之前，需要建立一个稳定可靠的测量系统。
首先，将待测元件与其他设备正确连接，确保信号的顺利传输。
连接线缆的选择应根据待测元件的特性阻抗来确定，以确保信号的匹配。
然后，根据实际情况设置信号源的频率范围、功率级别等参数。
最后，进行系统校准，包括响应校准和参考面校准，以消除系统中的误差。
三、测量步骤1. 响应校准：在测量之前，需要进行响应校准，以消除系统中的响应误差。
首先，将测量端口连接到响应校准器，然后通过网络分析仪对系统进行校准。
校准过程中，网络分析仪会发送信号并测量返回的信号，根据测量结果自动调整校准器，直到系统响应达到最佳状态。
2. 参考面校准：参考面校准是为了确定待测元件的参考平面，以准确测量其s参数。
将待测元件连接到系统中，并将参考平面设置为待测元件的端口。
通过网络分析仪进行参考面校准，校准过程中会测量参考面上的反射系数，并根据测量结果进行调整。
3. s参数测量：在完成校准后，即可进行s参数的测量。
通过网络分析仪设置所需的频率范围和步进值，并选择合适的测量模式（如单端口或双端口）。
网络分析仪会发送信号并测量返回的信号，然后计算出s参数的值。
测量结果可以以图表或数据的形式显示出来，以供后续分析和处理。
四、测量注意事项1. 避免干扰：在进行s参数测量时，需要注意避免其他信号的干扰。
S参数定义矢量网络分析仪基础知识和S参数测量
S参数定义矢量网络分析仪基础知识和S参数测量S参数（Scattering parameters）是一种描述线性电路的频率响应的参数，常用于微波电路和高频电路的设计和分析。
S参数以复数形式表示，包括幅度和相位两个部分，可以描述信号在电路中的功率传递和反射情况。
S参数通常用Sij表示，其中i和j分别表示信号源和负载之间的端口编号。
S11表示输入端口处的反射系数，S22表示输出端口处的反射系数，S21表示从输入端口到输出端口的传输系数，S12表示从输出端口到输入端口的传输系数。
参数的值一般是一个复数，包括幅度和相位两个部分。
矢量网络分析仪基础知识:矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，简称VNA）是用于测量和分析电路的频率响应的仪器。
它能够通过发送和接收信号来测量电路的散射参数，并可以对信号进行幅度和相位的测量。
矢量网络分析仪有多个端口，其中一个端口连接信号源，其他端口用来连接待测电路。
通过在不同频率下测量电路的散射参数，可以得到电路的频率响应，从而了解电路的传输和反射情况。
S参数测量:S参数可以通过矢量网络分析仪来测量。
测量时，信号源会向待测电路的一个端口发送信号，而其他端口的信号会被矢量网络分析仪接收并测量。
具体的S参数测量步骤如下:1.连接待测电路和矢量网络分析仪，确保连接正确。
2.设置矢量网络分析仪的频率范围和步进大小。
3.将矢量网络分析仪设置为"测量模式"，并选择要测量的S参数。
4.开始测量，矢量网络分析仪会依次在每个频率点上测量S参数的幅度和相位。
5.测量完成后，可以通过矢量网络分析仪显示屏上的图表或数据来查看测量结果。
也可以将测量结果导出进行进一步的分析和处理。
S参数测量可以帮助工程师了解电路在不同频率下的传输和反射情况，并用于电路的设计和优化。
在微波电路和高频电路的设计和分析中，S参数测量是一项重要的技术。
s参数测试方法
s参数测试方法【原创实用版3篇】目录（篇1）I.引言A.s参数测试方法的概念B.为什么需要了解s参数测试方法II.s参数测试方法原理A.s参数的定义B.s参数测试方法的原理C.结果分析III.s参数测试方法的应用A.在通信系统设计中的应用B.在通信系统故障诊断中的应用C.在其他领域的应用IV.结论A.s参数测试方法的重要性B.未来研究方向正文（篇1）s参数测试方法是研究微波和射频系统性能的重要工具。
它是一种用于测量系统中的信号传输特性的方法。
通过s参数测试，我们可以了解系统的响应以及其与其他系统的相互作用。
A.s参数的定义s参数是一个用于描述信号在两个端口之间传输的参数。
它包含了系统的输入和输出信号之间的比值和相位差。
通常用s11和s22表示系统的反射系数，用s21和s12表示系统的传输系数。
B.s参数测试方法的原理s参数测试方法使用网络分析仪进行测量。
网络分析仪是一种能够测量微波和射频系统性能的仪器。
它通过发送信号到系统，然后测量系统的响应，从而计算出系统的s参数。
C.结果分析通过分析s参数测试结果，我们可以了解系统的性能。
例如，如果s11参数为负值，表示系统有较大的反射，可能存在故障。
相反，如果s22参数为正值，表示系统有较好的传输性能。
此外，我们还可以通过比较不同系统的s参数来评估它们之间的相互作用。
A.在通信系统设计中的应用在设计通信系统时，s参数测试方法可以帮助我们评估系统的性能。
例如，我们可以使用网络分析仪来测量不同天线和收发器组合的s参数，从而找到最佳的组合方案。
B.在通信系统故障诊断中的应用在通信系统故障诊断中，s参数测试方法可以帮助我们快速定位故障。
例如，如果接收信号的质量下降，我们可以使用网络分析仪来测量系统的s参数，从而找到可能的问题源头。
C.在其他领域的应用除了通信领域，s参数测试方法还在许多其他领域得到应用。
例如，在航空航天领域，网络分析仪可以用于测量飞行器的无线电设备性能。
S参数的介绍以及一些理解
关于S参数的一些理解无源网络如电阻、电感、电容、连接器、电缆、PCB线等在高频下会呈现射频、微波方面的特性。
S参数是表征无源网络特性的一种模型，在仿真中即用S参数来代表无源网络，在射频、微波和信号完整性领域的应用都很广泛。
本文将从S参数的定义，S参数的表达方式，S参数的特性，混合模式S参数，S参数测量等多个方面介绍S参数的一些最基本的知识。
1，S参数的定义人们都喜欢用一句话来概括一个术语。
譬如用一句话来表达什么是示波器的带宽，笔者概括为：带宽就是示波器前端放大器幅频特性曲线的截止频率点。
如何用一句话来回答什么是S参数呢？笔者在网上搜索了很多关于S参数的文章，现摘录几段关于S参数的定义。
在维基百科上，关于S参数的定义是：Scattering parameters or S-parameters (the elements of a scattering matrix or S-matrix) describe the electrical behaviors of linear electrical networks when undergoing various steady state stimuli by electrical signals. The parameters are useful for electrical engineering, electronics engineering, and communication systems design. 翻译成中文：散射参数或者说S参数描述了线性电气网络在变化的稳态电信号激励时的电气行为。
该参数对于电气工程、电子工程和通信系统的研发是很有用的。
（抱歉，英语水平太差，翻译得很别扭。
）这个定义似乎不够好！在另外一篇文章中的定义是：The S-parameter (Scattering parameter) expresses device characteristics using the degree of scattering when an AC signal is considered as a wave. The word “scattering” is a general term that refers to refl ection back to the source and transmission to other directions.中文含义是：“S参数是利用器件在受到带有“波”特点的AC信号激励下的散射程度来表达器件的特征。
微波平面电路网络S参数测试校准方法的研究的开题报告
微波平面电路网络S参数测试校准方法的研究的开题报告一、研究背景：随着现代通信技术的快速发展，微波通信系统的应用越来越广泛，微波器件的研究和开发也备受关注。
微波平面电路作为微波技术领域中的重要部分，具有尺寸小、重量轻、可靠性高等优点，在通信、雷达、卫星导航等领域得到广泛应用。
微波平面电路网络的特性参数主要包括：散射参数(S参数)和行波参数(T参数)，其中散射参数是微波测量中最基本的参数之一，能够反映微波信号在网络中传播、反射、透过的特性。
常见的微波测试仪器包括：矢量网络分析仪(VNA)、频谱分析仪(SA)、信号源等。
在微波平面电路网络的测试中，最常用的仪器是矢量网络分析仪，其可测量S参数的大小和相位。
然而，在实际应用中，矢量网络分析仪的使用受到一定的限制，例如仪器本身和测试环境等因素都会对测试结果产生一定的影响，从而影响网络的精度和可靠性。
为此，本研究将从微波平面电路网络的测试校准方法入手，研究如何最大限度地减小仪器和环境等因素对测试结果的影响，提高微波平面电路网络测试的精度和可靠性。
二、研究目的：本研究旨在探究微波平面电路网络S参数测试校准方法，主要包括以下目标：1. 分析S参数测试的基本原理和方法，探讨测试中可能存在的误差因素。
2. 研究S参数测试校准方法，包括基于标准件、基于自校准法等多种校准方法的原理和应用。
3. 对比和分析不同校准方法的优缺点、适用范围、精度等指标，并确定最适合微波平面电路网络测试的校准方法。
4. 通过实验验证所确定的S参数测试校准方法，评估其精度和可靠性，并提出改进和完善的建议。
三、研究方法：本研究采用文献研究法、实验研究法和数学统计法相结合的方法进行，具体流程如下：1. 搜集和阅读相关文献，了解S参数测试的基本原理和方法，分析可能存在的误差因素。
2. 设计实验方案，包括：选择测试样品、仪器参数设置、测试条件等。
3. 对比和分析标准件校准法、自校准法等多种校准方法的原理和应用，确定最适合微波平面电路网络测试的校准方法。
s参数测试方法
s参数测试方法【原创版】目录1.S 参数的定义与意义2.S 参数测试方法的原理3.S 参数测试方法的步骤4.S 参数测试方法的应用实例5.S 参数测试方法的优缺点分析正文一、S 参数的定义与意义S 参数（Scattering parameters）是一种描述电磁波在传输线上传播特性的参数，其主要用于分析和设计微波传输系统。
S 参数反映了微波信号在传输线上的散射特性，包括信号的反射和传输特性。
在微波传输系统中，S 参数是一个关键的性能指标，对于确保系统的正常工作和优化系统性能具有重要意义。
二、S 参数测试方法的原理S 参数测试方法是一种用于测量微波传输系统中 S 参数的实验方法。
其基本原理是利用散射矩阵和传输矩阵之间的关系，通过测量系统的输入和输出端口之间的散射矩阵，从而计算出 S 参数。
具体来说，S 参数测试方法通过对传输线上的输入信号和反射信号进行测量，然后通过计算得出 S 参数的值。
三、S 参数测试方法的步骤1.准备测试设备：包括信号源、传输线、测试仪器等。
2.连接测试设备：将信号源连接到传输线上，并将传输线连接到测试仪器。
3.设置测试参数：根据需要测量的 S 参数类型，设置测试仪器的相关参数。
4.测量输入和反射信号：通过测试仪器测量传输线上的输入信号和反射信号。
5.计算 S 参数：根据输入和反射信号的测量结果，利用相关公式计算出 S 参数的值。
四、S 参数测试方法的应用实例S 参数测试方法在微波传输系统中有广泛的应用，例如在通信系统、雷达系统、卫星接收系统等。
通过 S 参数测试方法，可以对微波传输系统的性能进行准确评估，为系统的优化和改进提供重要依据。
五、S 参数测试方法的优缺点分析优点：1.测量精度高：S 参数测试方法可以直接测量微波传输系统中的 S 参数，具有较高的测量精度。
2.适用范围广：S 参数测试方法适用于各种类型的微波传输系统，具有较强的通用性。
3.系统性能评估准确：通过 S 参数测试方法，可以对微波传输系统的性能进行准确评估，为系统的优化和改进提供重要依据。
[S]参数的计算、测量及应用和多端口网络
![[S]参数的计算、测量及应用和多端口网络](https://img.taocdn.com/s3/m/c5ab5c33ee06eff9aef80774.png)
det A
A21
A22
A21
[A]
Y22
Y21
Y
Y21
1 Y21
Y11
Y21
Z11
Z 21
1
Z21
Z
Z 21
Z22
Z21
A11 A12
A21
A22
[S]参数的计算、测量及应用
散射参量与其它参量之间的相互转换
与其它四种参量一样，散射参量用以描述网络 端口之间的输入输出关系, 因此对同一双端口网络 一定存在着相互转换的关系。由于［S］矩阵是 定义在归一化入射波电压和电流基础上, 因此与其 它参量的归一化值之间转换比较容易。
它表示当i≠j, 除端口i外, 其余各端口参考面均接 匹配负载时, 第i个端口参考面处的反射系数。多 端口网络［S］矩阵具有以下性质: 互易性质
若网络互易, 则有 Sij=Sji(i, j=1, 2, …, N, i≠j)
或写作 ST S
1、2 多端口网络的[S]参数
无耗性质
若网络无耗, 则有 S S I
j (11 12 )
j (12 22 )
[S]参量的计算、测量及应用
得到
12
1 2
(11
22
)
则若网络对称
12
11
1 2
由上可知，散射参量一般为复数，确定二端口网
络散射参量的未知量实际上是六个，S11 、S12 、S22
11、12、22 ，而对于可逆无耗网络，只有三个参
量是独立的。
[S]参量的计算、测量及应用 4、二端口网络的组合 串联组合
若网络的端口i和端口j具有面对称性, 且网络互
易, 则有：
Sij=Sji
单端s参数转差分s参数
单端s参数转差分s参数单端S参数和差分S参数是微波电路设计中常用的两种参数。
单端S参数是指在单端口的情况下，输入和输出之间的散射参数，而差分S参数则是指在差分端口的情况下，输入和输出之间的散射参数。
在实际应用中，差分S参数比单端S参数更为常用，因为差分信号在高速传输中具有更好的抗干扰能力和更低的噪声。
在实际应用中，我们常常需要将单端S参数转换为差分S参数。
这个过程需要用到一些基本的电路知识和数学知识。
下面我们来详细介绍一下单端S参数转差分S参数的方法。
我们需要了解差分信号的基本概念。
差分信号是指由两个相反的信号组成的信号，它们的幅度相等，但极性相反。
差分信号的优点在于它们可以抵消噪声和干扰，从而提高信号的可靠性和稳定性。
接下来，我们需要了解差分网络的基本结构。
差分网络是由两个相同的单端网络组成的网络，它们的输入和输出都是差分信号。
差分网络的输入和输出之间的关系可以用差分S参数来描述。
我们需要了解单端S参数转差分S参数的具体方法。
这个过程可以分为两个步骤。
首先，我们需要将单端网络转换为差分网络。
这个过程可以通过添加一个差分转换器来实现。
差分转换器是一个特殊的电路，它可以将单端信号转换为差分信号。
其次，我们需要计算差分网络的差分S参数。
这个过程可以通过将差分网络的单端S参数转换为差分S参数来实现。
具体的计算方法可以参考相关的数学公式和电路模型。
单端S参数转差分S参数是微波电路设计中非常重要的一个环节。
它可以帮助我们更好地理解差分信号和差分网络的基本原理，从而提高微波电路的设计和优化能力。
微波电路S参数测量实验报告
微波电路S参数测量实验报告一、实验目的掌握微波电路S参数的基本概念、测试的原理和方法。
二、实验内容用矢量网络分析仪测试微波滤波器的二端口S参数。
三、基本原理网络分析仪中最常用的应用是矢量网络分析仪，它是用来测量、分析各种微波器件和组件S参数的高精度仪器，在整个行业中使用率极高，作为重要仪器很多从事产品研发和测试的电子工程师都有可能需要使用。
矢量网络分析仪的原理如图1所示。
图1 矢量网络分析仪的原理图上图中各部分的功能如下：A、信号源：提供被测件激励输入信号，被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应可以通过信号源扫频来获取，由于测试结构需要考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，故一般我们采用合成扫频信号源。
B、信号分离装置：含功分器和定向耦合器，分别提取被测件输入和反射信号，从而测量出它们各自的相位和幅度大小，测试装置可以单独也可以集成到分析仪的内部。
C、接收机：对被测件的反射、传输和输入信号进行测试；采用调谐接收机可以提供最好的灵敏度和动态范围，还能抑制谐波和寄生信号。
D、处理显示单元：对测试结果进行处理和显示，它作为多通道一起，需要有基准通道和测试通道，通过二者的比较才能知道测试的精准度，它的显示功能很强大并且灵活，如多种标记功能、极限线功能等，给系统和元器件的性能和参数测试带来很大的便利性。
矢量网络分析仪本身自带了一个信号发生器，可以对一个频段进行频率扫描. 如果是单端口测量的话，将激励信号加在端口上，通过测量反射回来信号的幅度和相位，就可以判断出阻抗或者反射情况。
而对于双端口测量，则还可以测量传输参数。
图2 利用网络分析仪测微波电路的S参数微波滤波器可看作是一个二端口网络，具有选频的功能，可以分离阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。
滤波器按其插入衰减的频率特征来分有四种类型：（1）低通滤波器：使直流与某一上限角频率ωC（截至频率）之间的信号通过，而抑制频率高于截至频率ωC的所有信号；（2）高通滤波器：使下限频率ωC以上的所有信号通过，抑制频率在ωC 以下的所有信号；（3）带通滤波器：使ω1至ω2频率范围内的信号通过，而抑制这个频率范围外的所有信号。
微波网络 S,Y,A参数
［ ］ + Hermite 符号， 表示共轭转置或转置共轭
3．N口散射参量 s (s Parameter)
物理意义：Sii 其它端口接匹配负载，i口的反射系数 Sij 其它端口接匹配负载， j 口到 i 口的传输 系数 注意：每一端口的散射参量都是在其他端口接匹配负载的 状态下定义的。 因此，对于图 5-2 所示的二端口网络，当端口(2)所接 负载 ZL Z02 时，端口(1)的反射系数不再等于 s11。 这种情况下，若令端口(1)的电压反射系数为 1，则由 散射参量的定义式，可求得 1 与负载反射系数 L 的关系。
（2）双端口的入射功率=1端口的入射功率+2端口的入射功率
S参数定义 用散射参量表示的归一化入、反射波电压的关系为
b1 s11a1 s12 a2 b2 s21a1 s22 a2
写成矩阵形式
b1 s11 b2 s21
s12 s22
a1 Γ
in
a2 S参数
Γ
b2
L
b1
且写出双口网络的［S］参数
b1 S11a1 S12 a2 b2 S21a1 S22 a2
双口网络散射参数［S］
① ②
b1 a2 in S11 S12 由上式中①得到 a1 a1
又从上式②可知 S a1 S b2 1 21 22 a2 a2 L
| S12 || S21 |
S11 (1
S12
2 2
) 1
四．散射参量 s (s Parameter)
由传输线理论已经导出 ： U U e z U e z
1 z z I ( U e U e ) Z0
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单端口网络S 参数测量系统摘 要：在一个网络或系统中，描述其特性的参数有很多，[Z]、[Y]、[A]参量是以端口归一化电压和电流来定义的，这些参量在微波频段很难准确测量。
而[S]参量由归一化入射波电压和归一化反射波电压来定义，容易测量，且具有直观的物理意义，故在微波网络中的应用较多。
首先我们分析n 端口网络S 参数，然后特殊化为单端口，考虑实际测量单端口网络[S]参量的方法，分析测量误差来源，并采用了一定的测试技术进行误差修正，得到了器件性能指标的精确测试结果。
最终结合资料，分析近代微波测试技术的主要特点。
关键词：S 参数；扫频反射计；不确定度；定向耦合器；检波器一.散射参数首先以二端口网络为例，明确散射参数具体含义，如图，设n a 代表网络第n 端口的归一化入射波电压，n b 代表n 端口的归一化反射波电压，它们与同端口的电压关系为0i n n U a Z =0r n nU b Z =（其中，0n Z 为第n 端口的参考阻抗）若为线性网络，a 与b 有线性关系，二端口网络可以写出1111122b S a S a =+ 即：[][][]b S a =其中：11122122[][]S S S S S = 2211222b S a S a =+（具体参数求解与定义可参见参考文献[1]宋铮、张建华、唐伟《电磁场微波技术与天线》中微波基础部分）Z01 Z02a1 b1 a2 b2双端口网络二.系统基本原理网络分析仪是通过测定线性网络的反射参数和传输参数，获得该网络参数频域、时域特性等几乎所有网络特性的测量仪器， S 参数是其中最基本的特性参数。
网络分析仪分为 2 类：(1)标量网络分析仪：只测量线性系统的幅度信息；(2)矢量网络分析仪：可同时进行幅度传输特性和相位特性测量。
网络分析仪测量S参数的精度是衡量其性能的重要标准。
网络的S参数只有在完全匹配的系统中测量时,测量结果才是精确的。
而在网络分析仪中,既使用了无源器件,又使用了有源器件,同时其内部的微带线并不是完全和其它连接点匹配,因此,其性能并不是完全理想的,这就要求必须对网络分析仪在测量过程中的误差进行分析,通过数学分析的方法把误差从实际测量中去掉,从而提高测量的精度。
此外，驻波参量的测量需要不同的数据，经过运算后得出结论，而且不同频率的参量要经过逐点测量，这样不仅工作效率低，而且妨碍了测量工作的自动化。
工业生产上大量的测量任务要求有一个简便的，最好是在整个频带内自动进行的快速测量方法，这就促进了“扫频技术”的发展；而宽频带高方向性的定向耦合器的研制成功，为直接测量反射系数提供了可能。
扫频反射计测量反射系数在本质上与调配反射计没有区别，但由于工作在扫频条件下，不能进行调配，故要求整个测量系统的原件都具有宽带特性。
对于定向耦合器，为了得到尽量好的频率响应，要求其方向性尽可能的高。
下面，我们先了解一种系统S参数测量的实现方法，再接着对其进行误差分析，尝试通过改进减小系统的误差，提高测量精度。
三.系统S参数测量实现方法（一）扫频反射系数短路负载调试现阶段的驻波扫频测量调试大多采用网络分析仪, 但是对器件进行驻波扫频调试时, 特别是调试时间较长的情况下, 可以用扫频反射计, 所用设备为一台高方向性定向耦合器、一台精密衰减器和一个标准失配负载或全反射短路负载; 在信号源的输出定标很准确的情况下, 可以不用精密衰减器调节衰减量, 改为直接调节信号源的输出电平, 设定出所需反射系数进行器件的反射系数调试,此时所用设备少, 在实验室内很容易实现，对此时装置的不确定度进行了实验分析, 结果表明, 采用短路负载来设定反射系数效果会更好。
反射系数是微波元器件以及整机的关键指标之一, 扫频测量常用网络分析仪; 但是, 网络分析仪是比较贵重的仪器L 为了节省使用贵重仪器的费用以及在没有网络分析仪的情况下也能进行器件调试, 通常会采用扫频信号源外加一台高方向性定向耦合器、一台精密衰减器和一个标准失配负载或全反射短路负载设定出所需的反射系数进行器件的驻波调试; 在信号源的输出很准确的实现情况下, 可以省去精密衰减器, 衰减量调整改为调节信号源的信号输出电平，此时测试所用设备最少,测试方框图如图经过实验与不确定度计算，可知不确定度主要来源于定向耦合器方向性非理想、转换开关的反射以及定向耦合器所接匹配负载的反射, 我们可以采用精心挑选高性能定向耦合器和波导转换开关, 或者在调试时不用转换开关等措施来减少不确定度。
另外, 根据分析结果, 最好采用短路全反射负载来设定所需的反射系数; 在有条件的情况下, 可以用网络分析仪对调试后的器件反射系数进行最后检验。
(具体过程可参见参考文献[2] 扫频反射系数调试的一种实现方法)检波器示波器信号源匹配负载 转换开关待测件标准失配负载定向耦合器（二）调配反射计设计测量单口网络的S 参数1.现利用调配反射计设计原理，实现对单口网络的S 参数测量反射计测量系统的基本测量线路由微波信号源、反射计和待测负载三大部分组成。
反射计由两只定向耦合器组成。
设它为理想电路（源驻波比为1），且输出幅度不变；定向耦合器的断面无反射且方向性无穷大，并与晶体检测管3D 和4D 为理想匹配连接。
主线上的入射波经入射耦合器取样，从端口4T 送入检波器，设4T 的出射波为4b ；反射波经反射耦合器取样，从3T 送入检波器，设3T 的出射波为3b 。
两个相对的定向耦合器可以看为一个四端口网络设待测单端口网络反射系数模值为L Γ，即单端口网络的S 参数模值，由于理想情况下310S =且420S =，则：3322322213241441141221()L b S a S a S SS b S a S b S ===Γ (1-1) 两只检波器测出的信号幅度之比为：34L b K b =Γ （1-2）213241S S K S =为比例常数。
2.标准测量利用反射计测量LΓ之前，需要先进行校准求出K 的值。
通常采用短路器作为标准。
方法是：将短路器（1L Γ=）接到反射计的输出端，读得比值为34b b 校正，由式1-2求出常数34b K b =校正当反射计的输出端接待测单端口网络时，读出34b b 测量，按公1-2求出待测单端口网络的反射系数3434343434/1/L b b b b b K b b b b b Γ===⋅测量测量测量测量校正校正校正 （1-3）比值法实际上是一种功率比法，是建立在晶体检波器是平方律检波器上的，因此源的输出功率不宜过大，此时有234L b K b =Γ，则： 34LI I I I ⎡⎤⎡⎤Γ=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦测量测量校正校正 （1-4）式中I 为检波指示装置的指示值。
理想的反射计，指示值4b 与负载反射系数无关，即44b b =校正测量，于是上式变为：L 3I I ⎡⎤Γ=⎢⎥⎣⎦测量校正 （1-5） 它说明当信号源幅度不变时，入射耦合器可以去掉，只留下反射耦合器。
相当于终端短路时，其入射波被全部反射，由3b 校正来表示线路中入射波的大小，而待测单口网络的反射系数由3b测量来表示。
四.系统的误差分析网络分析仪在测量过程中主要包括以下几项误差[1]:(1)失配误差;(2)方向性误差;(3)频率响应误差;(4)泄漏误差;(5)噪声测量误差;(6)仪器误差;(7)校标测量误差;(8)同轴接头的不重复性误差。
在上述各项误差源中,前四项属于系统误差,第五项属于随机误差,而最后三项属于固有误差。
固有误差一般不便于采用数学分析进行修正,而随机误差可以通过多次测量取平均值的方法来减小。
因此,主要对前四项系统误差进行校正,来提高测量精度。
五.系统测量的误差分析及改进方法： 定向耦合器的合适选择以减小测量误差：由于实际中的定向耦合器的方向性不会是无限大的，这样4b 中就有主线上的反射波2a 成分，3b 中就有主线上的入射波1a 成分，信号源和检波器不在理想状态下，于是按上述计算L Γ就带来了误差。
因此，在这些实际因素的影响下，将使34b b 与L Γ之间不再满足线性关系，而引入测量误差。
可以证明，由方向性误差带来的最大相对误差为：1()()L L L LLd d εΓ∆Γ==+Γ+ΓΓ方向性 式中/1010D d -=,由此可见，有限的方向性的影响对测小反射系数L Γ更为明显。
若想减小测量误差，需要采取一定的调配措施。
如图所示，把两个定向耦合器合起来看做一个四端口网络。
根据信号流图的不接触环法（两个互不接触的一阶环构成一个“二阶环”，二阶环之值等于两个互不接触环之值的乘积），可以把这个四端口网络分别看做两个“定向耦合器——检波装置”组合单元，左边为入射组合，右边为反射组合。
将入射组合单元信号流图化简为图3所示（K4为检波效率，d Γ为检波器反射系数，T 为有效传输系数，C 为有效耦合系数，CD 为有效方向系数），则：41414111114441d d S S b S a S ΓΓ==+-Γ （2-1） 其中：'''''''4'242242'2444'4142242114444411444442'244442411111d d d i d i d i i d i S S b a S S S b S a S b S C a S S b C D a S S D S ΓΓ==-ΓΓΓ==+-Γ==-Γ==-Γ=易推出'1112''2122'412'444412()i i i i i i i b a T a b T a a b C a C D a M k b k C a D a =Γ+=+Γ=+==+式中：4M 为与出射波b 成比例的电压幅度值。
同理解得反射组单元表达式，并由不接触环法得：34L L b A Bb C DΓ+=Γ+ (2-1) 其中'''''''''''''''''''''''3222212131213124122412221221122214221114241411122211142()A S S S S S B S S C S S S S S S S S S S S S S D S S S S S S S =-==-++-=-+与（1-3）使比较可知，由于实际电路的非理想性，使待测反射系数L Γ并不与34/b b 成比例关系。
只有当两只定向耦合器的方向性无穷大（即0r i D D ==），且所有反射系数均为零时，式(2-1)才变为：''3233221212144141L L L S S S b S S A b D S S =Γ=Γ=Γ 与式（1-1）相同。