11、电路综合-集总参数电路结构的S参数模型计算与Matlab

news2024/10/7 13:55:58

11、电路综合-集总参数电路结构的S参数模型

电路综合专栏的大纲如下：
网络综合和简化实频理论学习概述

前面介绍了许多微带线电路综合的实际案例，如：

3、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
介绍了微带线电路的频域与时域的分析方法，即基于电路结构之间分析得到电路的S参数，举了一个简单的示例并给出了其对应的Matlab代码

5、电路综合-超酷-基于S11参数直接综合出微带线电路图
基于给定的S11参数的表达式综合出其对应的微带电路图，注意此处的S11参数表达式需要是解析形式（即要是函数表达式的形式）

6、电路综合-基于简化实频的SRFT微带线切比雪夫低通滤波器设计
基于切比雪夫函数进行电路综合，基于目标参数直接进行电路综合得到其对应的微带电路，给出了对应的理论与操作步骤（附Matlab代码）

7、电路综合-基于简化实频的SRFT微带线巴特沃兹低通滤波器设计
基于巴特沃斯函数进行电路综合，基于目标参数直接进行电路综合得到其对应的微带电路，给出了对应的理论与操作步骤（附Matlab代码）

8、电路综合-基于简化实频的SRFT微带线的带通滤波器设计
基于巴特沃斯与切比雪夫函数进行电路综合，基于目标参数直接进行电路综合得到其对应的带通的微带电路，给出了对应的理论与操作步骤（附Matlab代码）

9、电路综合-基于简化实频的任意幅频响应的微带电路设计

10、电路综合-基于简化实频的宽带匹配电路设计方法
阻抗匹配其实就是S11电路的匹配，给定需要匹配的阻抗数值去设计微带电路，其实就是给定了部分频点的S11参数去综合出电路图。我们唯一需要的就是根据部分频点的S11参数去拟合S11在理查德域的解析表达式。这个拟合过程也可以看为一个优化过程，是为了使得解析表达式尽可能的接近已知的S11参数。其基本过程和9、电路综合-基于简化实频的任意幅频响应的微带电路设计一致。

但是，对于实际的电路，我们可能不会使用纯微带电路进行实现（很多模型的寄生参数往往都会等效为集总参数），可能需要用到集总参数和分布参数混合的方式，那么下面就首先来介绍一下集总参数电路综合的基本理论。

1、集总参数网络分析理论

在这里插入图片描述

2、集总网络散射参数分析案例

对于如下的电路图，计算其输入阻抗和S11参数：
在这里插入图片描述
首先将集总器件转化为频域的分量，其输入阻抗可以使用下式进行计算：

再使用下式就可以计算出其输入阻抗S11参数：

使用此思路，构建相应的matlab代码：

clear
clc
close all

C=1;
R=1;
Z0=1;

%求解频率范围，单位Hz
f_start=0.001;
f_stop=1;
f_step=0.001;
%求解范围
freq_solve=[f_start:f_step:f_stop];
w_solve=2*pi*freq_solve;
p=1j*w_solve;

Zin=1./(p.*C+1/R);
Sin=(Zin-1)./(Zin+1);

figure
plot(freq_solve/1e9,20*log10(abs(Zin)))
xlabel('Frequency(Hz)')
ylabel('dB(Zin)')
title('Zin')

figure
plot(freq_solve/1e9,20*log10(abs(Sin)))
xlabel('Frequency(Hz)')
ylabel('S11')
title('S11')