浅谈微波网络参数和网络级联的计算

我们之前分析了射频电路分析的复杂性，包括其传输线的长线效应，以及电磁波的趋肤效应。对于电磁系统的分析，貌似只能依靠对麦克斯韦方程组的求解。虽然我们多次尝试去解读最简单的麦克斯韦思想。但是面对复杂的边界条件，我们只能依赖于电磁仿真软件去求解。聪明的人面对复杂的问题总会找到捷径。我们复杂的微波电路网络封闭成一个小小的黑盒子，我们不用知道其内部构造如何，通过其网络参数，就可以得到我们想要的一切。

任何一个微波电路都可以作为一个黑盒子看待，小到一根小小的传输线，大到一个复杂的收发系统系统。我们不用去管网络内部的电磁场结构或者供电情况，只需要考虑其对外呈现的电气特性就可以。我们需要知道的这个微博盒子的特性参数，就是我们今天要学习的网络参数。在微波网络中，常用的网络参数有四种——Z，Y，A，S。Z，Y，A这三个参数是基于电压电流来定义的，S参数则是按照网络端口的输入输出波来定义的，如下图所示。

Z参数就是表示端口处电压和电流的关系，其定义如下。

那么已知Z参数，上图这个二端口网络的特性如何表示呢？

即：

同理，也可以得到导纳参数Y和传输参数A的物理意义。

上面Z参数和Y参数表示了端口处的电压和电流的关系。我们仔细去看一下这个传输参数，等式左侧时端口1处的电流和电压，等式右侧则是端口2处的电压和电流，是不是就是端口2和端口1之间的传输关系？这个在微波网络级联的时候就比较好用，一级一级传输呗。。。注意，这里传输的是电压和电流。

S参数，我们之前做过专题去讨论。这个也是我们最常用的网络参数。这个S参数实际上就是描述网络传输和反射的参量。我们直接说定义：

物理意义呢？

S11和S22就是端口的反射系数，S21和S12就是两端口的传输系数。

尽管这四种网络参数定义各不相同，都可以描述同一个微波网络，之间也可以相互变换。

如果已知S参数，那么其他Z，Y，A参数转换如下：

注意，这个转换公式很好用哦，可以直接来求解网络的级联的S参数。多个网络A参数相乘就是整个网络的A参数，然后再把A参数转换成整个网络的S参数，那么整个网络的反射系数和传输系数就搞定啦。

多个网络级联S参数求解步骤：

首先把每个微波网络的S参数，先转换为A参数，

然后，A参数直接相乘。。。。

A=A1*A2*A3

最后再把网络的A参数转换成S参数

看了上面这个A转S的公式，是不是就意识到，级联网络的反射系数和传输系数，没那么简单啦。当然，您可以用软件来求解网络级联。