如何在電路中獲得S參數(shù) - 9個(gè)方法(上)
在一些復(fù)雜的問題和電路中，S參數(shù)任務(wù)直接計(jì)算S參數(shù)可能是行不通的。這就需要大家回歸射頻基礎(chǔ)，重新思考研究方法。這兩期我們多列舉一些S參數(shù)的計(jì)算方法。
方法1：S參數(shù)任務(wù)+端口激勵(lì)
優(yōu)勢：簡單，直接，快速，通用，DC+AC結(jié)果都有，全端口完整的S矩陣，自動(dòng)歸一。
局限：只能計(jì)算端口之間的整體網(wǎng)絡(luò)S矩陣；穩(wěn)態(tài)頻譜。
最簡單直接的當(dāng)然是S參數(shù)任務(wù)，模塊可以是三維的結(jié)果，或者是SnP的數(shù)據(jù)，加上端口和任務(wù)即可。
方法2：AC任務(wù)+全端口
優(yōu)勢：更多頻域分析場景。
局限：單端口網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)（非完整S矩陣）；可自動(dòng)歸一或手動(dòng)（取決于AC激勵(lì)）；只能計(jì)算端口之間的整體網(wǎng)絡(luò)；只能穩(wěn)態(tài)全頻段等幅激勵(lì)；
AC任務(wù)是頻域分析，理論上當(dāng)然也可得到S參數(shù)。激勵(lì)一個(gè)端口Signal，單位是根號(hào)瓦，這樣得到的頻域Signal也就是和S參數(shù)量級一致。激勵(lì)振幅為1，那么結(jié)果就自動(dòng)歸一化了：
可見結(jié)果與S參數(shù)任務(wù)結(jié)果一致；所以把S參數(shù)當(dāng)成一種特殊的AC任務(wù)是有道理的。
方法3. AC任務(wù)+端口+探針+耦合器
優(yōu)勢：可添加較多激勵(lì)電路和負(fù)載電路；利用了端口快速定義激勵(lì); 利用探針可獲得局部電路的S參數(shù)。
局限：單端口網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)（非完整S矩陣）；較復(fù)雜的手動(dòng)提取S參數(shù)；只能穩(wěn)態(tài)全頻段等幅激勵(lì)；
如果我們這么畫電路，然后AC任務(wù)激勵(lì)1根號(hào)瓦signal在端口1，這樣結(jié)果中，探針只有電壓電流，沒有signal（端口才有signal）。我們只能通過電壓電流獲得功率，然后手動(dòng)歸一獲得S21。但是這種電路獲得S參數(shù)其實(shí)是不對的，原因就是in這個(gè)信號(hào)是激勵(lì)和反射的疊加，所以算不出S11；手動(dòng)算S21也是用錯(cuò)了入射信號(hào)，也是算錯(cuò)。
正確的方法就需要把入射信號(hào)和反射信號(hào)分隔出來，理想耦合器便是神器：
這個(gè)是180度的耦合器，內(nèi)阻50歐與其他負(fù)載一致；端口1的信號(hào)-3.02dB去到端口2，分-3dB到端口4；同理端口2的信號(hào)分-3dB給端口3。所以我們可以在端口3和4區(qū)分入射信號(hào)和反射信號(hào)。
S11提取用反射和入射相比，可用電壓或電流（一樣）；由于反射信號(hào)被耦合器衰減兩次，而入射信號(hào)衰減一次，所以全頻補(bǔ)償3.020624dB的誤差（或線性乘以10^(3.020624/20)=1.415895）。
S21提取用傳輸和入射相比，可用電壓或電流（一樣）；需要全頻補(bǔ)償耦合器的0.020624dB的誤差（或線性乘以10^(0.020624/20)=1.002377）。
可拷貝到別的文檔重命名：
這里的S參數(shù)是手動(dòng)歸一的，所以AC任務(wù)中端口1激勵(lì)可以不是1，這也是為什么能適用于更多的頻域場景。
方法4和5：AC任務(wù)+電源+探針+耦合器
優(yōu)勢：可添加更多的激勵(lì)電路和負(fù)載電路；可用電流或電壓源取代端口；探針獲得局部電路的S參數(shù)。
局限：單端口網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)（非完整S矩陣）；較復(fù)雜的手動(dòng)提取S參數(shù)。穩(wěn)態(tài)頻譜。
比如電壓源：
同樣需要手動(dòng)后處理計(jì)算S參數(shù)，并且補(bǔ)償耦合器的誤差。
電流源：
同理，電流源電壓源激勵(lì)也可以不是1，任意值均可。
對比目前S21的5個(gè)結(jié)果（S11也都一樣）：
小結(jié)：
1. S參數(shù)任務(wù)+端口激勵(lì)
優(yōu)勢：簡單，直接，快速，通用，DC+AC結(jié)果都有，全端口完整的S矩陣，自動(dòng)歸一。
局限：只能計(jì)算端口之間的整體網(wǎng)絡(luò)S矩陣；穩(wěn)態(tài)頻譜。
2. AC任務(wù)+全端口
優(yōu)勢：更多AC頻域分析場景。
局限：單端口網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)（非完整S矩陣）；可自動(dòng)歸一或手動(dòng)（取決于AC激勵(lì)）；只能計(jì)算端口之間的整體網(wǎng)絡(luò)；只能穩(wěn)態(tài)全頻段等幅激勵(lì)；
3. AC任務(wù)+端口+探針+耦合器
優(yōu)勢：可添加較多激勵(lì)電路和負(fù)載電路；利用了端口快速定義激勵(lì); 探針獲得局部電路的S參數(shù)。
局限：單端口網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)（非完整S矩陣）；較復(fù)雜的手動(dòng)提取S參數(shù)；只能穩(wěn)態(tài)全頻段等幅激勵(lì)；
4. AC任務(wù)+電源+探針+耦合器
優(yōu)勢：可添加更多的激勵(lì)電路和負(fù)載電路；可用電流或電壓源取代端口；探針獲得局部電路的S參數(shù)。
局限：單端口網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)（非完整S矩陣）；較復(fù)雜的手動(dòng)提取S參數(shù)；只能穩(wěn)態(tài)全頻段等幅激勵(lì)；
5. 手動(dòng)提取可用探針頻域結(jié)果，利用耦合器分離入射反射，注意耦合器的補(bǔ)償。
6. 以上結(jié)果都是復(fù)數(shù)格式，線性和dB轉(zhuǎn)換都用的視窗：
