X参数的意义

概述

在前期的时代人们从前一度运用各种外表以及由这些外表丈量得到的各种丈量成果拼合的信息来规划线性元器材和线性体系。这种规划方法很快就被运用分布参数（S参数）的规划方法所替代。S 参数把运用多种外表以及多种丈量成果一致起来，使得人们能够只用一种外表（矢量网络剖析仪），就能够通过外表与被测器材的一次衔接丈量出比如增益、隔离度和匹配等参数的值。在曩昔的40多年里，S参数一向占有着微波理论和技能悉数根底中最重要的方位，它们触及的是一些咱们十分了解的丈量的量，例如输入匹配（S11），输出匹配（S22），增益或损耗（S21），以及隔离度（S12），这些丈量的量还能够很容易地植入规划电子产品所用的软件仿真东西中。在今日，S 参数也仍是对射频和微波器材的线性特性进行剖析和建模的常用参数。可是咱们也看到，不断提高动力的运用功率、加大器材的输出功率、不断延长靠电池供电的器材和设备在电池一次寿数内的运用时刻等工业开展趋势正推进着许多线性器材在非线性的作业状况下的运用。当在这种状况和条件下再来丈量器材的特性时，就需求一种能够得到愈加确认性成果的丈量处理方案。

尽管S 参数的功用极为强壮和有用，但它的界说是根据对线性体系用小信号进行丈量的状况。通讯技能革命性的前进和开展正在把像功率放大器这类的有源器材面向其非线性作业区域，以期在这个区域内找到愈加强壮的运用空间；工程师们也因而被逼再次运用新一代的各种外表的组合来丈量器材的非线性特性。他们根本的做法是通过取得S参数再施加一些品质因数(例如邻道功率按捺功用和增益紧缩特性等) 来对器材的整体特性做一些根据线性特性的推论。依靠这种不完善的信息调集意味着工程师们有必要在他们的产品规划中许多进行特别依靠于个别经历的高本钱迭代实验，整个规划流程在时刻上和本钱上都大为添加。今日，为了在高频领域愈加快速、准确和确认性地规划出非线性器材，工程师们的确需求有对器材的非线性特性恰当地进行丈量，并取得一个一致的器材模型，一个类似于S参数的适用于非线性器材和重量的模型的才能，然后能够把这个模型所代表的完好的器材的信息运用到仿真和规划的进程中去。

处理方案

就像S 参数表征器材的线性特征那样，X 参数是用来表征器材和体系的非线性特性的参数，它为工程师们所遇到的费事找出了处理的方法。X 参数所代表的是确认性地规划高频器材所需求的新一类非线性网络参数，用来表征各种器材的非线性特性的起伏和相关的相位信息。与S参数所不同的是，它既适用于大信号的作业条件也适用于小信号的作业条件；既能够用于线性器材也能够用于非线性器材。它们正确地表征出了器材的阻抗匹配状况和在非线性条件下的混频特性，能够让技能人员在规划的进程中准确地仿真出几个不同电路模块的X参数级联后的非线性X参数，例如放大器和混频器等的级联。
与S参数比较，X参数能够更为完好全面而且以不会失效的方法表明或剖析射频微波器材的非线性特性。作为S参数在大信号作业条件下的逻辑与数学领域内的扩展，X 参数的获取首要需求把被测器材驱动到其饱满作业状况，这是许多器材实在的作业状况，然后再在这样的条件下对被测器材进行丈量。在丈量X参数的时分，咱们不运用或需求知道与被测器材(DUT)内部集成电路有关的信息，咱们所要做的是丈量各种不同频率的信号的电压波形的鼓励呼应模型，如图1 所示。换句话说，便是信号的基波和所发生的失真信号的肯定起伏、不同频率信号的相对相位信息都能够被准确地丈量出来，然后用X参数来代表这些起伏和相位信息的组合。从这些信息中咱们建立起根据X参数的相应的器材特性模型，然后这些模型能够与各种通过校准的丈量东西一同运用来得到不同的品质因数，例如 ACPR，增益紧缩和EVM 等，如图2 所示。在这些快速得到的精准模型傍边，咱们还能够把更多的可改变的要素考虑进去，其中就包含源和负载的阻抗状况、所施加的直流偏置的值、乃至温度信息等。

图1以这个多级放大器为例, 它的X参数是在频域内表达的并映射出各个频率的入射波(A) 和各个频率的
分布的波(B) 的联系。由于假如彻底知道了入射波和在一切谐波频率上的分布的波的起伏和相位信息的话,
就相当于也彻底知道了信号时域波形的信息, 所以咱们就能够知道器材非线性输入- 输出特性。

图2 能够看到, 这儿所显现的X 参数彻底覆盖了功率放大器实践的电路级规划成果。正如这儿所证明的
这样, X 参数能够准确地与实践电路相关联。