电路综合原理与实践---单双端口理想微带线(伪)手算S参数与时域波形

本文主要是介绍电路综合原理与实践---单双端口理想微带线(伪)手算S参数与时域波形,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

电路综合原理与实践—单双端口理想微带线(伪)手算S参数与时域波形与时域波形

1、单理想微带线(UE)的S参数理论推导

参考:Design of Ultra Wideband Power Transfer Networks的第四章,之后总结推导过程

2、推导模型

在此举一个简单的示例,其中源阻抗为30欧姆,微带线阻抗为10欧姆,负载阻抗为50欧姆:
在这里插入图片描述

3、频域散射参数推导计算公式

所有用到的公式都在Design of Ultra Wideband Power Transfer Networks的第四章中有完整的推导:

clear
close all
%微带线电长度
ele_l=45;
%微带线电长度所在的频率
f=1e9;
%源阻抗
R1=30;
%负载阻抗
R2=50;
%微带线特性阻抗
Z0=10;
%求解频率范围,单位GHz
f_start=0.01;
f_stop=10;
f_step=0.01;%光速
c=299792458;
%求解范围
freq_solve=[f_start:f_step:f_stop]*1e9;
%计算物理长度,单位m
l=ele_l/360*c/f;
%计算不同频率下的相移常数beta
beta=2*pi*freq_solve/c;
%转换到lamda域
lamda=1j*tan(beta*l);C1=Z0*(R1+R2);
D1=Z0*Z0+R1*R2;
S11=(Z0*(R2-R1)+(Z0*Z0-R1*R2)*lamda)./(C1+D1*lamda);
S21=sqrt(R1)/sqrt(R2)*Z0*(R2+Z0)*(1+(R2-Z0)/(R2+Z0))*sqrt(1-lamda.*lamda)./(C1+D1*lamda);figure
plot(freq_solve/1e9,20*log10(abs(S11)))
xlabel('Frequency(GHz)')
ylabel('dB(S11)')
title('S11')figure
plot(freq_solve/1e9,20*log10(abs(S21)))
xlabel('Frequency(GHz)')
ylabel('dB(S21)')
title('S21')

Matlab的理论运行结果如下所示:
在这里插入图片描述
ADS仿真的对比结果如下所示,可见完全一致:
在这里插入图片描述

4、时域波形推导计算公式

推导所使用的ADS模型,其中输入的正弦波激励的峰峰值为10V,V1和I1为输入电压电流,V2和I2为输出电压电流:
在这里插入图片描述
对应的理论模型如下所示:
在这里插入图片描述
所有用到的公式都在Design of Ultra Wideband Power Transfer Networks的第四章中有完整的推导:

clear
close all
clc
%微带线电长度
ele_l=45;
%微带线电长度所在的频率
f=1e9;
%源阻抗
R1=30;
%负载阻抗
R2=50;
%微带线特性阻抗
Z0=10;
%求解频率范围,单位GHz
f_start=1;
f_stop=1;
f_step=0.01;%光速
c=299792458;
%求解范围
freq_solve=[f_start:f_step:f_stop]*1e9;
%计算物理长度,单位m
l=ele_l/360*c/f;
%计算不同频率下的相移常数beta
beta=2*pi*freq_solve/c;
%转换到lamda域
lamda=1j*tan(beta*l);C1=Z0*(R1+R2);
D1=Z0*Z0+R1*R2;
S11=(Z0*(R2-R1)+(Z0*Z0-R1*R2)*lamda)./(C1+D1*lamda);
S21=sqrt(R1)/sqrt(R2)*Z0*(R2+Z0)*(1+(R2-Z0)/(R2+Z0))*sqrt(1-lamda.*lamda)./(C1+D1*lamda);%激励信号幅度
VG=10;
%入射波A和反射波B
A=VG/2*Z0*(R2+Z0)*sqrt(1-lamda.*lamda)./(C1+D1*lamda);
B=VG/2*Z0*(R2-Z0)*sqrt(1-lamda.*lamda)./(C1+D1*lamda);
%计算1端口的电压电流
I1=VG*(Z0+R2*lamda)./(C1+D1*lamda);
V1=VG*(Z0*R2+Z0*Z0*lamda)./(C1+D1*lamda);
a1=VG/sqrt(R1);
b1=VG/sqrt(R1)*(Z0*(R2-R1)+(Z0*Z0-R1*R2)*lamda)./(C1+D1*lamda);
%计算2端口的电压电流
b2=VG/sqrt(R2)*Z0*(R2+Z0)*(1+(R2-Z0)/(R2+Z0))*sqrt(1-lamda.*lamda)./(C1+D1*lamda);
V2=b2/2*sqrt(R2);
I2=-V2/R2;
a2=V2/sqrt(R2)+sqrt(R2)*I2;disp(['端口1电压幅值为',num2str(abs(V1)),',端口1电压相位为',num2str(phase(V1)),',与激励信号相比相差',num2str(1e9*(phase(V1)/(2*pi)*1/freq_solve)),'ns'])
disp(['端口1电流幅值为',num2str(abs(I1)),',端口1电流相位为',num2str(phase(I1)),',与激励信号相比相差',num2str(1e9*(phase(I1)/(2*pi)*1/freq_solve)),'ns'])disp(['端口2电压幅值为',num2str(abs(V2)),',端口1电压相位为',num2str(phase(V2)),',与激励信号相比相差',num2str(1e9*(phase(V2)/(2*pi)*1/freq_solve)),'ns'])
disp(['端口2电流幅值为',num2str(abs(I2)),',端口1电流相位为',num2str(phase(I2)),',与激励信号相比相差',num2str(1e9*(phase(V2)/(2*pi)*1/freq_solve)),'ns'])

运行结果如下所示(都是和输入电压的相位作为比较):
在这里插入图片描述
对比一下ADS仿真结果(值得注意的是,此处Matlab求解得到的只是稳态解,然而ADS仿真得到的1ns内电路还没有进入到稳态,或许可以理解为电磁波还没有传输到终端或者入射波和反射波还没有叠加上,但是我还没有研究这种时域分析是如何进行的):
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

这篇关于电路综合原理与实践---单双端口理想微带线(伪)手算S参数与时域波形的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/261544

相关文章

Golang HashMap实现原理解析

《GolangHashMap实现原理解析》HashMap是一种基于哈希表实现的键值对存储结构,它通过哈希函数将键映射到数组的索引位置,支持高效的插入、查找和删除操作,:本文主要介绍GolangH... 目录HashMap是一种基于哈希表实现的键值对存储结构,它通过哈希函数将键映射到数组的索引位置,支持

SpringBoot请求参数接收控制指南分享

《SpringBoot请求参数接收控制指南分享》:本文主要介绍SpringBoot请求参数接收控制指南,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录Spring Boot 请求参数接收控制指南1. 概述2. 有注解时参数接收方式对比3. 无注解时接收参数默认位置

Spring Boot 整合 SSE的高级实践(Server-Sent Events)

《SpringBoot整合SSE的高级实践(Server-SentEvents)》SSE(Server-SentEvents)是一种基于HTTP协议的单向通信机制,允许服务器向浏览器持续发送实... 目录1、简述2、Spring Boot 中的SSE实现2.1 添加依赖2.2 实现后端接口2.3 配置超时时

Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)

《Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)》getopt模块是Python标准库中一个简单但强大的命令行参数处理工具,它特别适合那些需要快速实现基本命令行参数解析的场景,或者需要... 目录为什么需要处理命令行参数?getopt模块基础实际应用示例与其他参数处理方式的比较常见问http

CentOS7更改默认SSH端口与配置指南

《CentOS7更改默认SSH端口与配置指南》SSH是Linux服务器远程管理的核心工具,其默认监听端口为22,由于端口22众所周知,这也使得服务器容易受到自动化扫描和暴力破解攻击,本文将系统性地介绍... 目录引言为什么要更改 SSH 默认端口?步骤详解:如何更改 Centos 7 的 SSH 默认端口1

Windows Docker端口占用错误及解决方案总结

《WindowsDocker端口占用错误及解决方案总结》在Windows环境下使用Docker容器时,端口占用错误是开发和运维中常见且棘手的问题,本文将深入剖析该问题的成因,介绍如何通过查看端口分配... 目录引言Windows docker 端口占用错误及解决方案汇总端口冲突形成原因解析诊断当前端口情况解

如何使用Nginx配置将80端口重定向到443端口

《如何使用Nginx配置将80端口重定向到443端口》这篇文章主要为大家详细介绍了如何将Nginx配置为将HTTP(80端口)请求重定向到HTTPS(443端口),文中的示例代码讲解详细,有需要的小伙... 目录1. 创建或编辑Nginx配置文件2. 配置HTTP重定向到HTTPS3. 配置HTTPS服务器

Java Optional的使用技巧与最佳实践

《JavaOptional的使用技巧与最佳实践》在Java中,Optional是用于优雅处理null的容器类,其核心目标是显式提醒开发者处理空值场景,避免NullPointerExce... 目录一、Optional 的核心用途二、使用技巧与最佳实践三、常见误区与反模式四、替代方案与扩展五、总结在 Java

Linux内核参数配置与验证详细指南

《Linux内核参数配置与验证详细指南》在Linux系统运维和性能优化中,内核参数(sysctl)的配置至关重要,本文主要来聊聊如何配置与验证这些Linux内核参数,希望对大家有一定的帮助... 目录1. 引言2. 内核参数的作用3. 如何设置内核参数3.1 临时设置(重启失效)3.2 永久设置(重启仍生效

Spring Boot循环依赖原理、解决方案与最佳实践(全解析)

《SpringBoot循环依赖原理、解决方案与最佳实践(全解析)》循环依赖指两个或多个Bean相互直接或间接引用,形成闭环依赖关系,:本文主要介绍SpringBoot循环依赖原理、解决方案与最... 目录一、循环依赖的本质与危害1.1 什么是循环依赖?1.2 核心危害二、Spring的三级缓存机制2.1 三