RF揭秘：散射参数及其类型

揭秘散射参数及其类型RF现场应用工程师ADI AntonPatyuchenko问题什么是参数？它有哪些主要类型？S答案:参数描述了网络的基本特征，其主要类型有小信号、大信号、脉冲、冷模式和混合模式S RF参数S引言本文延续之前的一系列短文，旨在为非工程师讲解的奥秘其中一些文章如下，，RF RF RF揭秘一了解波反射”，探讨了波反射；“如何轻松选择正确的频率产生器件”，探讨了RF RF信号链中发挥作用的频率产生器件的主要类型这一次，将介绍在描述任何组件时需要用到的一个最基本术语——散射参数（或参ADI RFS数）但是，与该主题的其他很多文章不同，本文不仅会聚焦参数的基本定义，还会简要概S述其在工程中常用的主要类型RF基本定义参数量化了能量是如何通过系统传播的，因而包含有关其基本特征的信息使用参数S RFS可以将最复杂的器件表示为简单的端口网络图显示了一个双端口未平衡网络的例子，RF N1该网络可用于表示许多标准元件，例如放大器、滤波器或衰减器等RF RF图.双端口未平衡网络1RF示意图图显示的波量是入射在器件端口和端口上的电压波的复数幅度如果使用相1a12应的波量或依次刺激一个端口，同时另一个端口端接到匹配的负载中，我们就可以根据a1a2波量来定义器件的正向和反向响应这些数量代表了从网络端口反射和通过网络端口透射的b电压波基于所得复数响应和初始刺激量的比率，我们可以定义双端口器件的参数，如式S1所示bj bib b〃；s=-S/2=G；52i=W；S22=j D然后，可以将参数组成一个散射矩阵来反映其所有端口的复数波量之间的关系，S S-Matrix由此表示该网络的内在响应对于双端口未平衡网络，刺激-响应关系的形式如式所2对于任意端器件，可以类似方式定义矩阵N DRFSS参数的类型如果没有明确说明，则参数”一词通常是指小信号参数它表示网络对小信号刺激的“S S RF响应，量化了线性工作模式下不同频率的反射和透射特性使用小信号参数，可以确定基本S特性，包括电压驻波比、回报损耗、插入损耗或给定频率的增益RF VSWR然而，如果不断增加通过器件的信号的功率水平，通常会导致更明显的非线性效应这些RF效应可以利用另一种类型的散射参数——即大信号参数——来量化它们不仅会随着频率不S同而变化，而且也会随着刺激信号的功率水平不同而变化此类散射参数可用于确定器件的非线性特性，例如压缩参数小信号和大信号参数通常均利用连续波刺激信号并应用窄带响应检测来测量但是，S CW许多器件被设计为使用脉冲信号工作，这些信号具有宽频域响应这使得利用标准窄带检RF测方法精确表征器件具有挑战性因此，对于脉冲模式下的器件表征，通常使用所谓的脉RF冲参数这些散射参数是通过特殊的脉冲响应测量技术获得的S还有一类平时很少谈论但有时可能变得很重要的参数，那就是冷模式参数“冷模式”一S S词是指有源器件在非活动模式即其所有有源元件都不工作，例如晶体管结反向或零偏置且无传输电流流动下获取的散射参数此类参数可用于改善带关断状态元件的信号链分段的匹S配，这些元件会在信号路径中引起高反射到目前为止，为单端器件的典型示例定义了参数，其中刺激和响应信号均以地为基准但S是，对于具有差分端口的平衡器件，此定义还不够平衡网络需要更广泛的表征方法，它必须能够充分描述其差分模式和共模响应这可以利用混合模式参数来实现图显示了混合模S2式散射参数的一个例子，这些参数组成一个扩展矩阵，代表一个典型的双端口平衡器件S-oBalancedPortl Two-Port Port2NetworkPort1Differential ModePort2PortlCommon ModePort2图双端口平衡网络及其混合模式散射矩阵

2.RF此矩阵中的混合模式参数的下标使用如下命名约定模式、模式、端口和端口，前S b a b a（（两个描述响应端口的模式模式）和刺激端口的模式模式），后两个指定这些端口的索ba引号，端口对应响应端口，端口对应刺激端口在示例中，端口模式由下标定义，表示bad差分模式，表示共模模式但是，在同时具有平衡端口和未平衡端口的更一般情况下，混合c模式矩阵还会有其他元素，下标描述针对单端端口获得的量利用混合模式散射参数，不S s仅可以确定器件的基本参数，例如回报损耗或增益，还可以确定用于表征差分电路性能的RF关键品质因数，例如共模抑制比（）、幅度不平衡和相位不平衡程度CMRR结论本文介绍了散射参数的基本定义，并简要讨论了其主要类型参数可用于描述器件在不S RF同频率下和对于信号的不同功率水平的基本特性应用的开发高度依赖于描述设计的整RFRF体结构和组成部分的参数数据工程师测量或依赖已经存在的参数数据，该数据通常SRFS存储在称为或文件的标准文本文件中当今市场上的大部分常用器件都Touchstone SNPRF有这种免费提供的文件公司提供丰富的集成器件组合，它们能够满足广泛应用中的各种严苛要求为了支持ADI RF工程师并简化目标应用的开发过程，公司围绕技术提供完整的生态系统，包括各种RF ADIRF产品的散射参数、设计工具、仿真模型、参考设计、快速原型制作平台和论坛RF。