【技术】解析S参数及S参数反映的滤波器信息

时间： 2022-12-02 来源：Knowles官网

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为了帮助客户选择滤波器，KNOWLES通常会提供很多关于Knowles的滤波器可以做什么的信息。但在这个新的滤波器基础系列中，Knowles将介绍一些关于滤波器如何发挥作用的背景信息。无论滤波器背后的技术如何，所有滤波器都有几个关键概念，Knowles将在整个系列中深入探讨。通过提供这些详细的基本滤波器信息，Knowles希望帮助您简化未来的滤波决策。

滤波器基础系列的最后一篇文章中，回顾了S参数可以告诉您滤波器性能的信息，并展示了如何使用免费的开源工具绘制滤波器的S参数的示例。

通常，将散射参数（通常称为S参数）视为RF数据的瑞士军刀，因为这些数据可以告诉您很多有关滤波器性能的信息。这是因为S参数文件是指微波网络的散射矩阵，它是一种数学结构，用于量化射频能量如何通过线性多端口网络传播。

对于双端口网络，S参数矩阵由四个S参数（S11、S12、S21和S22）组成，它们定义了射频系统中两个端口之间的关系。更具体地说，这四个S参数定义了双向网络中的以下元素：

S11–输入端的反射系数（Г），与回波损耗有关

S12–定义反向增益的传输系数

S21-也是测量正向增益的传输系数——在测量端口具有相同阻抗的情况下，这是插入损耗的测量

S22–也是反射系数，定义输出端口反射

图1. 双端口射频器件的S参数矩阵表示，其中a表示输入，b表示输出

使用滤波器的S参数，您可以计算插入损耗、回波损耗和电压驻波比（VSWR）的值，这（VSWR）是滤波器与给定阻抗匹配的度量，使用以下等式：

绘制滤波器S参数的真实示例

现在看一个示例，说明如何使用目录滤波器B095MB1S的S参数文件来测量滤波器的性能，它是一种9.5GHz表面贴装带通滤波器。对于本例中的分析，将使用基于Python编程语言的免费开源工具scikit-rf来绘制S参数。

要访问此滤波器（或任何滤波器）的S参数文件，只需在网站上搜索滤波器。获得文件后，将其存储在计算机上易于从Jupyter设置中访问的位置（该工具可以更轻松地在本地Web浏览器中以交互方式编写Python代码）。建议使用易于识别的名称重命名文件。对于示例，将文件放在名为“xband2”的文件夹中，并将文件命名为“B095MB1S.s2p”。由于Jupyter可以看到此文件夹，因此可以创建一个网络并查看网络属性。下面在Jupyter中输入的Python代码，用于调用此S参数文件并创建此示例网络以及结果。

请注意，在此示例中，testNtwk是一个表示双端口网络的网络对象。结果中的摘要信息是该数据集的频率范围、数据点的数量以及网络的阻抗。Network类还带有方便的内置方法来绘制和操作数据。在此示例中，可以通过调用plot_s_db方法快速绘制四个标准S参数的滤波器频率范围的对数幅度（以分贝为单位），或者可以单独绘制每个s参数（图2和图3）。

图2. 一个图中的所有四个S参数

图3. 单独绘制的每个S参数

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