Где г – значенеи г(w) на фиксированной частоте.

 

 

Номенклатуру измеряемых параметров ЧП принято определять как систему S-параметров, являющихся элементами волевой матрицы рассеяния [S]. Для пояснения физического смысла элементов [S] обратимся к рис. 11.1. Он аналогичен рис. 10.1, но для характеристики параметров ЧП используются комплексные амплитуды напряжения волн, реально падающих на ЧП и отраженных от него. Из рис. 11.1 следует, что

где S₁₁(jw) = U₂/U₁— комплексный коэффициент отражения входа ЧП, нагруженного на согласованную нагрузку (U₄ = 0); S₂₂(jw)=U₃/U₄ —комплексный коэффициент отражения выхода ЧП при согласовании его со стороны генератор (U₁ = 0); S₂₁(jw) =U₃/U₁—комплексный коэффициент передачи в прямом направлении при U₄=0; S₁₂(jw) = U₂/U₄— комплексный коэффициент передачи в обратном направлении при U₁ = 0.

Сопоставляя S-параметры ЧП с параметрами ДП, видно, что для S₁₁(jw) и S₂₂(jw) справедливы формулы (11.1) и (11.2). Таким образом, если при измерениях S₁₁ и S₂₂ ЧП будет нагружаться на согласованную нагрузку, его можно рассматривать как ДП с Г=S₁₁ или Г=S₂₂ (после переориентации ЧП). При отсутствии согласования ЧП с нагрузкой необходимо учитывать коэффициент её отражения (Г_в), и тогда ЧП можно представить как эквивалентный ДП с

 

Г=S₁₁+((Г_нS₂₁S₁₂)/(1- S₂₂Г_н), (11.7)

 

т. е. методика измерения S11 резко усложняется. Соотношение (11.7) наглядно свидетельствует о важности обеспечения при измерениях S-параметров согласования ЧП с нагрузкой и генератором (на что обращалось внимание и в § 10.1)

Если S21(jw) =S12(jw), ЧП является взаимным, и номенклатура его измеряемых параметров сокращается. Комплексный коэффициент передачи по аналогии с (10.1) может быть представлен как

 

S₁₂₍₂₁₎(jw)=S₁₂₍₂₁₎(w)e^jj12(21)(w), (11.8)

где S₁₂₍₂₁₎(w) – АЧХ, а j₁₂₍₂₁₎(w) – ФЧХ ЧП.

Для невзаимных ЧП необходимо измерять все S-параметры. Более того, взаимные ЧП характеризуется рядом дополнительных (вторичных) параметров, являющихся производными от S-параметров. Основными из них являются невзаимный фазовый сдвиг

 

Dj=j₂₁ - j₁₂ (11.9)

И вентильное отношение

 

В=S₁₂/S₂₁, (11.10)

где S_­12 и S₂₁ выражаются в децибелах.

Наконец, необходимо отметить, еще одну принципиальную особенность цепей с распределенными постоянными. Если цепь имеет вид протяженного тракта или многополюсника (например, сложные устройства СВЧ), то, как правило, содержит многочисленные неоднородности, разнесенные друг от друга на различные расстояния. В таких случаях возникает задача определения места, величины и характера каждой неоднородности для последующего устранения или компенсации их. Решить ее с помощью измерителей S-параметров не удается, так как результаты измерений будут характеризовать такую цепь как эквивалентный ЧП, интегрально учитывающий все неоднородности, приведенные ко входу. По­лому среди измерителей параметров цепей с распределенными постоянными должны быть и приборы, предназначенные для измерения координат и характеристик неоднородностей.

Итак, мы видим, что измерители параметров цепей с распределенными постоянными действительно должны иметь обширную классификацию. Она услож­няется тем, что в частотном диапазоне, являющемся переходным от цепей с сосредоточенными к цепям с распределенными постоянными, функции таких измерителей могут частично выполнять ИАЧХ и фазометры. Кроме того, к рассматриваемым приборам относятся и измерители ослаблений, включенные в подгруппу Д и образующие вид Д1. Большинство же измерителей параметров цепей с распределенными постоянными образует самостоятельную подгруппу Р и подразделяется на измерительные линии (Р1), измерители КСВ (Р2), Z (РЗ) и S - параметров (Р4). Самостоятельный вид Р5 образуют измерители параметров линии передачи, предназначенные для измерения координат и характеристик неоднородностей.

Методы измерения, на которых базируются приборы перечисленных видов, можно разделить на три группы: 1) основанные на анализе распределения поля стоячей волны вдоль линии передачи (приборы видов Р1 и РЗ); 2) связанные с измерением отношений напряжений падающих, отраженных и прошедших волн (приборы видов Р2, Р4 и Д1); 3) метод импульсной (временной) рефлектометрии, реализуемый в приборах вида Р5.