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初學(xué)者請教,天線的mutual coupling 中的s12代表是什么意思
在phased array antennas(by hansen)第七章(mutual coupling)中寫到: patch 的 coupling 就是 s21
這個(gè)s21 是代表什么意思呢?
我在一本雷達(dá)書中看到 s 是散射矩陣的意思,這個(gè)s21 是發(fā)射Horizontal收Vertical的值,或是發(fā)Vertical收到Horizontal的值。
可是我又記得微波工程中的 網(wǎng)絡(luò)也有散射矩陣s21 的定義,這個(gè) 21代表port(端口的意思)。
我有些混淆,為什么散射矩陣會有不用的定義。那么mutual coupling 中的s21到底是什么意思呢?
也希望有高人告訴我mutual coupling 的物理意思,是兩個(gè)極化間的干擾呢,還是天線單元間的干擾呢,還是其他的干擾?
十分感謝!
網(wǎng)友回復(fù):
s21 是端口的意思,我找到答案了
這個(gè)s21是越大好呢,還是越小好呢?
網(wǎng)友回復(fù):
S21越小代表耦合越小,越大代表耦合越大,耦合式很難分析的,因此一般會盡量使得耦合越小越好,但是不可避免
網(wǎng)友回復(fù):
S21在你要的頻段內(nèi)越深越好
網(wǎng)友回復(fù):
S21在二端口網(wǎng)絡(luò)里應(yīng)該是表示端口2匹配時(shí),端口1到端口2的正向傳輸系數(shù)吧,應(yīng)該是越大越好了
以二端口網(wǎng)絡(luò)為例,如單根傳輸線,共有四個(gè)S參數(shù):S11,S12,S21,S22,對于互易網(wǎng)絡(luò)有S12=S21,對于對稱網(wǎng)絡(luò)有S11=S22,對于無耗網(wǎng)絡(luò),有S11*S11+S21*S21=1,即網(wǎng)絡(luò)不消耗任何能量,從端口1輸入的能量不是被反射回端口1就是傳輸?shù)蕉丝?上了。在高速電路設(shè)計(jì)中用到的微帶線或帶狀線,都有參考平面,為不對稱結(jié)構(gòu)(但平行雙導(dǎo)線就是對稱結(jié)構(gòu)),所以S11不等于S22,但滿足互易條件,總是有S12=S21。假設(shè)Port1為信號輸入端口,Port2為信號輸出端口,則我們關(guān)心的S參數(shù)有兩個(gè):S11和S21,S11表示回波損耗,也就是有多少能量被反射回源端(Port1)了,這個(gè)值越小越好,一般建議S11<0.1,即-20dB,S21表示插入損耗,也就是有多少能量被傳輸?shù)侥康亩耍≒ort2)了,這個(gè)值越大越好,理想值是1,即0dB,越大傳輸?shù)男试礁,一般建議S21>0.7,即-3dB,如果網(wǎng)絡(luò)是無耗的,那么只要Port1上的反射很小,就可以滿足S21>0.7的要求,但通常的傳輸線是有耗的,尤其在GHz以上,損耗很顯著,即使在Port1上沒有反射,經(jīng)過長距離的傳輸線后,S21的值就會變得很小,表示能量在傳輸過程中還沒到達(dá)目的地,就已經(jīng)消耗在路上了。
對于由2根或以上的傳輸線組成的網(wǎng)絡(luò),還會有傳輸線間的互參數(shù),可以理解為近端串?dāng)_系數(shù)、遠(yuǎn)端串?dāng)_系統(tǒng),注意在奇模激勵(lì)和偶模激勵(lì)下的S參數(shù)值不同。
需要說明的是,S參數(shù)表示的是全頻段的信息,由于傳輸線的帶寬限制,一般在高頻的衰減比較大,S參數(shù)的指標(biāo)只要在由信號的邊緣速率表示的EMI發(fā)射帶寬范圍內(nèi)滿足要求就可以了。
回波損耗,反射系數(shù),電壓駐波比, S11這幾個(gè)參數(shù)在射頻微波應(yīng)用中經(jīng)常會碰到, 他們各自的含義如下:
回波損耗(Return Loss): 入射功率/反射功率, 為dB數(shù)值
反射系數(shù)(Г): 反射電壓/入射電壓, 為標(biāo)量
電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹電壓/波節(jié)電壓
S參數(shù): S12為反向傳輸系數(shù),也就是隔離。S21為正向傳輸系數(shù),也就是增益。S11為輸入反射系數(shù),也就是輸入回波損耗,S22為輸出反射系數(shù),也就是輸出回波損耗。
四者的關(guān)系:
VSWR=(1+Г)/(1-Г) (1)
S11=20lg(Г) (2)
RL=-S11 (3)
以上各參數(shù)的定義與測量都有一個(gè)前提,就是其它各端口都要匹配。這些參數(shù)的共同點(diǎn):他們都是描述阻抗匹配好壞程度的參數(shù)。其中,S11實(shí)際上就是反射系數(shù)Г,只不過它特指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)1號端口的反射系數(shù)。反射系數(shù)描述的是入射電壓和反射電壓之間的比值,而回波損耗是從功率的角度來看待問題。而電壓駐波的原始定義與傳輸線有關(guān),將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在一起,雖然我們能計(jì)算出連接之后的電壓駐波比的值,但實(shí)際上如果這里沒有傳輸線,根本不會存在駐波。我們實(shí)際上可以認(rèn)為電壓駐波比實(shí)際上是反射系數(shù)的另一種表達(dá)方式,至于用哪一個(gè)參數(shù)來進(jìn)行描述,取決于怎樣方便,以及習(xí)慣如何。
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