7.采用网络参数分析低通滤波器的响应 一、实验目的 掌握转移矩阵与散射矩阵的定义和转换关系,以及采用转移矩阵分析复杂电路的方法。 二、实验原理 1. 写出串联一个电感L的转移矩阵:
2. 写出并联一个电容C的转移矩阵:
3. 写出二端口网络的转移矩阵与散射矩阵的转换关系(用转移矩阵来求出散射矩阵): 先归一化,后
三、实验内容
1. 计算该低通滤波器的散射矩阵(S参数)。 2. 采用Matlab软件,绘制S21参数的幅度和相位特性,绘制S11参数的幅度特性。(幅度特性采用对数表示) 四、实验结果分析与总结 1.计算该低通滤波器的散射矩阵(S参数)。
1. 采用Matlab软件,绘制S21参数的幅度和相位特性,绘制S11参数的幅度特性。(幅度特性采用对数表示) ① S21的幅度和相位特性如下图所示: 幅度特性曲线如下:
首先利用集总件大致分析,低频时,电感相当于导线,电容相当于断路,网络可以导通;高频时,电感相当于断路,电容相当于导线,网络呈现截止状态。 S21表示端口2匹配时,端口1到端口2的正向传输系数。由幅度特性曲线可以得到,在低频时,幅度为1,可以导通,并且通带内波动不大;高频时,衰减很大,所以非常适合做低通滤波器,而且近似巴特沃思滤波器的曲线(通带波动较小)。上图虚线处为-3dB处(对应0.278GHz)。 相位特性曲线如下:
可以看到将f=0.278GHz虚线画在图中,即在(0到0.278GHz)通带内相位近似呈线性,所以在通带内,不会有太大的失真;在通带外,可以看到相位显然不是线性,会失真;所以,达到了低通滤波器的效果。 ②S11参数的幅度特性曲线如下:
S11参数表示端口2匹配时,端口1的反射系数,反射系数大则呈现截止,反射系数小呈现导通。可以看到图中虚线为f=0.278GHz,在通带内(0到0.278GHz),反射系数较小,可以导通;在通带外,反射系数为1,相当于全反射,也就是网络相当于端口1的纯电抗负载,不可以导通。所以,适合作为低通滤波器。 而且可以预料,S11相位特性必定在通带内呈现近似线性。 五、附件(程序清单)
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