50欧姆S参数向75欧姆S参数的转换

2010年8月13日大哥牛发表评论阅读评论TouchStone格式文件也就是我们通常是到的SnP文件，用来表示S参数。

它是用来保存N端口网络有源设备或者无源连接的参数。

在TouchStone 格式成为事实上的标准的同时，并没有正式的文档规定文件的格式和语法。

本文基于安捷伦公司（Touchstone的来源）的信息，由EIA/IBIS组织制定成一个正式的规定。

下面就是TouchStone文件的语法和指导原则1. TouchStone文件不区分大小写。

2. 只有ANSI Standard X3.4-1986中规定的ASCII字符才能在TouchStone文件合法使用。

ASCII码值比十六进制0x7E大的字符是不允许使用的。

同样ASCII码中的控制字符（通常比十六进制0x20小）也不允许使用，除了制表符（tabs）或者回车字符（carriage-return or carriage-return/line-feed combination）。

3. 评论前面要以感叹号(!)开始。

评论可以是一个独立的行，也可以在行末。

评论通过换行符结束（即，不允许多行评论）。

4. 按照惯例，TouchStone文件后缀为“.snp”,其中n为设备或者连接网络的端口数目。

例如，双口网络的文件名就会这样命名：“filename.s2p”,三口网络就是“filename.s3p”,以此类推。

5. 按照惯例角度都是用度数来表示。

介绍TouchStone数据文件包含一个“选项行”，在选项行之后会有一个或者多个网络参数的数据集，每个数据集都是在一个特定的频率小得到的。

选项行规定文件包含的网络数据类型（s参数，z参数等等），数据值的格式（幅度-相位，实部-虚部等等）和归一化阻抗。

每个频率的数据集可能为一行或者多行，每个数据集第一行以频率开始，这个频率就是等到这个数据集的频率。

单口网络和双口网络数据集只有一行，三口或者以上网络都按矩阵的形式排列。

75欧与50欧只是驻波比由1上升到1。

5而已，对于短波只是增加了百分之零点几的反射损耗，再说一般的电台使用说明要求驻波比在1。

5以下就可满意。

在v段功率的损耗要大一点，这在电缆的损耗曲线上可以看出，在驻波比一定的条件下，频率高，损耗就大。

所以u段用75欧就不合适了，电缆中的损耗就太大了。

上述原理也能说明为什么，在短波中如果天线不好可用天调来调节，（实际上这时候从天调出口向天线系统看去已不是50欧了，天线与电缆已经不匹配了，只是天线不是50欧，电缆是50偶。

而用75欧的电缆是，天线是50欧，电缆不是50欧。

两者正好相反。

），但在v,u段就不可以加天调，必须调整天线，使得天线、馈线、机器都匹配。

不过在馈线较短时用75欧馈线代替50欧馈线绝对没问题。

（我的短波是75、50混用的，400兆是75欧的。

）。

只要功率损耗在你认为的允许范围内即可。

是绝对不会损坏机器。

50欧线芯“粗”，内导体直径约为屏蔽层内径三分之一左右；75欧线芯远小于此75与50欧的馈线应用一般分接收与发射的分别，在单一的接收设备上用75欧馈线为多，在用一规格上75欧馈线比50欧馈线绝缘体损耗小，成本低，属于电压驱动型，多应用在高电平、低电流的单接收馈源连接上。

50欧馈线线芯粗、表面积大(表皮面积越大对于高频信号的传输性好)，比较好解析的为内阻低，属于电流驱动型，多应用于高要求的发射设备上，缺点是成本高，绝缘体要求高。

50欧的同轴电缆一般用于射频电路，75欧的同轴电缆则主要用于视频电路.50欧和75欧其实都是传输信号用的，但75欧姆要求更低的衰减，故而在视频信号的传输中经常使用，而50欧姆还考虑了功率的传输，所以天线中用量较大。

近期被问到RF系统选择50ohm的原因，并要求推导出来，于是查阅了一些资料，将其总结一下射频电缆选择50ohm：射频同轴电缆在RF中通常选用50ohm作为标准有几方面的原因：a）是功率容量，抗击穿电压与衰减之间的综合考虑；b）机械美观上的考虑这些可以通过计算来得到，首先假设同轴线的绝缘层是空气介质，其介电常数为1。

同轴线的阻抗值：Z0=sqrt[(R+jwL)/(G+jwc)]，R<<wL,G<<wc，公式1简化公式：Z0≈sqrt(L/C)=60*ln(D/d)=138*lg(D/d)，公式2其中：D为外导体直径；d为内导体直径1、在信号传输过程中希望有最大的功率容量：Pmax=V2max/Z0∝[E*d*ln(D/d)]2/Z0公式3将公式2中Z0代人公式3中得Pmax∝[E2d2ln(D/d)]/60，公式4对公式4求导并令求导结果为0，即可求得极值，得出D/d=1.65，此时同轴线阻抗为30ohm。

2、在信号传输过程中希望有最小的衰减：αmin=αR+αGαR：导体电阻损耗引起的电缆衰减分量，称为导体衰减；αG：绝缘介质损耗引起的电缆衰减分量，称为介质衰减；由于这里假设是绝缘层为空气介质，因此我们只考虑导体衰减分量αR。

αR=R/(2*Z0)，公式5R：R=(1/D+1/d)/(2πδσ);RF频段时电缆的总的趋肤效应串联电阻之和，同轴电缆内导体趋肤效应电阻与内导体直径d成反比，屏蔽层趋肤效应电阻与外导体直径D成反比，则R和(1/D+1/d)成正比；将Z0代入公式5，得到αR=R/(2*Z0)∝(1/D+1/d)/ln(D/d)，公式6进行求导，令求导结果为0求得极值，可得出D/d=3.6，此时同轴线的阻抗为77ohm。

综合功率传输量与衰减两方面的考虑，取折中即50ohm。

另外还可以这样计算：在计算电缆最小衰减时得到的电缆阻抗为77ohm，这是在绝缘层假设为空气时计算得出的结果。

75欧姆转50欧姆阻抗变换
75欧姆转50欧姆阻抗变换通常用于将高阻抗信号转换为低阻抗信号。

以下是一些实现方法：
1、使用电阻器：可以使用一个适当的电阻器将75欧姆的信号转换为50欧姆的信号。

根据阻抗比关系，可以选择一个适当的电阻器，使输出信号的阻抗为50欧姆。

例如，如果使用一个电阻值为R的电阻器进行转换，则可以根据以下公式计算电阻值：
其中，Zin为输入信号的阻抗（即75欧姆），Zout为输出信号的阻抗（即50欧姆）。

根据这个公式，可以计算出一个合适的电阻值为200欧姆。

2、使用变压器：可以使用一个适当的变压器将75欧姆的信号转换为50欧姆的信号。

变压器可以将高阻抗信号转换为低阻抗信号，同时实现阻抗变换和电压变换。

根据阻抗比关系，可以选择一个适当的变压器，使输出信号的阻抗为50欧姆。

21、使用电子电路：可以使用电子电路来实现75欧姆转50欧姆阻抗变换。

例如，可以使用运算放大器电路来实现阻抗变换。

具体实现方法可以根据实际需求和电路设计进行选择。

无论采用哪种方法，都需要根据具体的电路设计和应用场景进行选择，并注意信号损失和噪声干扰等问题。

将50-ohm的S参数转换成75-ohm的S参数有线电视集成电路通常设计为75的输入输出阻抗接口，而大多数RF测试设备的阻抗为50。

在大多数情况下，为了进行测试，用一个小损耗衰减网络将输入和输出阻抗从75转换到50，或者从50转到75。

这种方法尽管很方便，但是在测量S参数的时候应该避免使用小损耗衰减焊盘。

进行这种测量的一种简单的方法是，将电缆器件的输入输出阻抗看作50，进行测量，然后用本篇应用笔记中提供的等式和Excel电子表格将以50为基准测得的S参数转换为以75为基准的S参数。

概述有线电视集成电路一般设计为具有75输入输出阻抗的接口，而大多数RF测试设备使用50的阻抗。

大多数情况下，用一个低损耗衰减焊盘将输入输出阻抗从75转换到50或者进行相反的转换。

这种方法尽管很方便，但是在测量S 参数的时候应该避免使用低损耗衰减焊盘。

本篇应用笔记给出了一种进行S参数测量的简单方法，把电缆设备的输入输出阻抗看作50，进行测量，然后进行数学变换。

我们提供了等式和方便的Excel电子表格把基于50的S参数转换成75的S参数。

S参数转换成阻抗把以50为基准的S参数转换成以75为基准S参数由等式1开始。

S参数和输入阻抗都是复数(R + jX)，其中R 表示实部，X表示虚部。

Z O通常是实数阻抗。

为了简便，本文只研究输入回波损耗(S11)。

对EQN 1进行一下整理得到输入阻抗(Z IN)的表达式EQN 2。

用R + jX代替S11用分母的复共扼数乘以EQN 3的分子和分母，将实部和虚部分开。

EQN 6是输入阻抗的实部。

EQN 7是输入阻抗的虚部。

阻抗转换成S参数得到复输入阻抗后，再次使用EQN1将阻抗转换成以75为参考的S参数。

EQN 8是和EQN 1相同的表达式，只是用R + jX代换了Z IN。

用分母的复共扼分别乘以EQN 8的分子和分母，将实部和虚部分开。

EQN 11是输入回波损耗(S11)的实部。

EQN 12是输入回波损耗(S11)的虚部。

电容的单位换算1F=10^6uF=10^9nF=10^12pF电容的基本单位用法拉(F)表示1F=10^3mF=10^6uF=10^12pF1F＝1000000μF＝1000000000000pF105=1μF=1000nF=1000000pF104=0.1μF103=0.01μF=10000PF102=0.001μF=1000PF224=0.22uFF法拉mF毫法uF微法pF皮法1F=1000mF1F＝1000000uF1uF＝1000nF1uF＝1000000pF[国产电容容量误差用符号F、G、J、K、L、M来表示，允许误差分别对应为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

并联补偿所需电容的计算公式是：C＝P/2πfU2(tgφ1－tgφ)式中：P－电源向负载供电的有功功率，单位是瓦；U －系统电压，单位是伏；F－系统频率，单位是赫；φ1－并联电容之前，负载的阻抗角；φ－并联电容之后，系统的阻抗角；C－补偿电容，单位是法。

进口电容的标识,基本单位,单位换算关系<1>单位：基本单位为P，辅助单位有G，M，N。

换算关系为：<1G=1000μF><1M=1μF=1000PF><2>标注法：通常不是小数点，而是用单位整数，将小数部分隔开。

例如：6G8=6.8G=6800μF；2P2=2.2μF；M33=0.33μF；68n=0。

068μF有的电容器用数码表示，数码前2位为电容两有效数字，第3位有效数字后面“零的”个数。

数码后缀J（5%）、K （10%）、M（20%）代表误差等级。

如222K=2200PF+10%，应特别注意不要将Ｊ、Ｋ、Ｍ与我国电阻器标志相混，更不要把电容器误为电阻器。

电感的基本单位为:亨(H)换算单位有:1H=1000mH,1H=1000000uH频率的具体换算关系1MHz=1000000Hz,1MHz就是10的6次方Hz。

射频微波测试中dB 相关量纲单位dB serial unit in RF and Microwave measurement罗德与施瓦茨中国有限公司 付国映[摘要] 功率、增益、场强、调制质量、相位噪声和噪声系数等参数的测量过程中都涉及到dB 相关的量纲单位，本文对它们做详细阐述，并简要说明射频微波测试中常见的参数。

[关键词] dB ，dBm ，dB µv ，dB µvemf ，％，dBc ，dBFs ，dBi ，dBd1 引言在射频微波产品的测试中，经常会碰到dB 、dBm 、dB µv 、dB µv/m 、％等量纲单位。

有些时候6dB 代表4倍，有些时候则代表2倍；10dBm 和-10dBm 的两个信号功率相加并不等于0dBm ，而等于10.04dBm ；当信号强度用dBm 和dB µv 来表示，在50欧姆特性阻抗系统中数字上相差107，在75欧姆特性阻抗的广播电视系统中就变了；不详细了解这些常用的工程量纲将对工作造成很大麻烦，因此有必要介绍这些工程量纲和一些常见的测试参数。

2 dB 相关量纲单位基础2.1 dBBel ，贝尔，是计量功率比值的一个单位，等于功率比值以10为底求对数，它是为了纪念电话的发明者Alexander Graham Bell 的杰出贡献而以它的名字来命名的。

deci 的意思是1/10。

dB ，分贝，英文为decibel ，两个功率比值以10为底取对数的10倍的量纲单位是dB （正如想用毫米来代替米表示距离就需要将数值乘上1000），dB 是一个相对值量纲单位。

dB P P a )lg(1021⋅= 工程上经常会碰到很大或很小的数字，在很多情况下只关心它们之间的比例关系。

例如无线电发射的功率为80W ，而接收机接收的功率只有0.000000002W ，接收的功率只有发射功率的0.0000000025%，在这种情况下用对数来表示就非常方便了，发射功率为49dBm ，接收功率为-57dBm ，功率差异为49-(-57)=106(dB)；另外一个例子，有两级功率放大器的增益分别为12倍和16倍，那么总增益为12×16＝192倍，如果换成对数来运算，第一和第二级功放的增益分别为10.8dB 和12dB ，那么总增益为10.8+12=22.8dB 。

非50欧系统阻抗的S参数测试SUBSCRIBE to USRF测试笔记是业界一线工程师们通过理论和实践相结合的方式介绍射频微波测试技术的专栏，主要涵盖噪声系数、数字调制、矢网、频谱分析、脉冲信号等内容。

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1. S参数依赖于系统阻抗S参数的定义需要约定一个系统阻抗。

同一个微波电路，在不同系统阻抗下的S参数是不同的。

例如，50欧电阻在50欧系统阻抗下的S11为零，是没有反射的匹配状态；但50欧电阻在75欧系统阻抗下的S11不为零，是有反射的不匹配状态。

对于单端口待测件，反射系数Γ 可由负载阻抗 Z l 、系统阻抗 Z0 进行计算由公式计算可知，50欧电阻在75欧系统阻抗下的反射系数线性值为-0.2，对数值约为-14dB。

目前射频微波领域应用最为广泛的系统阻抗为50欧，但也使用一些其他的系统阻抗。

例如，在广播电视领域广泛应用75欧系统阻抗；USB标准中使用85欧和90欧的差分阻抗，对应的单端阻抗为42.5欧和45欧。

矢量网络分析仪的端口阻抗为50欧，应该如何测量非50欧系统阻抗的S参数呢？2. 阻抗转换器为了使用50欧端口阻抗的矢量网络分析仪测试75欧系统阻抗的待测件，可以使用阻抗转换器将矢网的端口阻抗转换为75欧。

阻抗转换器是一个L型的匹配网络，它使得从75欧端口看去，原50欧阻抗变为了75欧，不存在反射；同样从从50欧端口看去，原75欧阻抗也变为了50欧。

图1. L型阻抗转换器（Z1>Z2）L型的阻抗转换器需要实现从两个方向看去都是无反射的状态，需要满足1). R2和Z2并联，再与R1串联后的阻抗等于Z12). Z1和R1串联，再与R2并联后的阻抗等于Z2当Z1=75欧，Z2=50欧时，R1=43.3欧，R2=86.6欧。

整个阻抗转换器的损耗约为5.7dB。

使用50至75阻抗转换器测量非50欧系统阻抗的待测件还是具有以下的缺点：1). 阻抗转换器为额外的硬件，没有数学转换方便；2). 测试系统还需要75欧的校准件和测试线缆；3). 阻抗转换器具有损耗，会降低矢网的性能；4). 只能覆盖一种特定系统阻抗，难以推广至任意的系统阻抗。

欧姆换算阻值计算公式在电路中，电阻是一个重要的参数，用来限制电流的流动并产生电压降。

在实际的电路中，我们经常需要进行电阻值的换算，以便在不同的电路中使用。

本文将介绍电阻值的换算公式以及如何使用这些公式进行实际计算。

首先，让我们来看一下电阻的基本单位——欧姆（Ω）。

欧姆是国际单位制中电阻的单位，它表示1伏特的电压在1安培的电流下通过的电阻。

在实际的电路中，我们经常会遇到不同的电阻值，有时候我们需要将其换算成其他单位的电阻值。

下面是一些常见的电阻值的单位换算公式：1. 欧姆到千欧姆的换算公式，1 kΩ = 1000 Ω。

2. 欧姆到兆欧姆的换算公式，1 MΩ = 1000 kΩ = 1000000 Ω。

3. 欧姆到毫欧姆的换算公式，1 mΩ = 0.001 Ω。

4. 欧姆到微欧姆的换算公式，1 μΩ = 0.000001 Ω。

以上是一些常见的电阻值的单位换算公式，通过这些公式我们可以很方便地将不同单位的电阻值进行换算。

下面我们来看一些实际的例子，来演示如何使用这些公式进行电阻值的换算。

例1，将1000Ω的电阻值换算成千欧姆（kΩ）和兆欧姆（MΩ）。

首先，我们将1000Ω的电阻值换算成千欧姆，根据换算公式1 kΩ = 1000 Ω，我们可以得到：1000Ω = 1000/1000 kΩ = 1 kΩ。

接下来，我们将1000Ω的电阻值换算成兆欧姆，根据换算公式1 MΩ = 1000 kΩ = 1000000 Ω，我们可以得到：1000Ω = 1000/1000000 MΩ = 0.001 MΩ。

通过以上例子，我们可以看到如何使用换算公式进行电阻值的换算。

在实际的电路设计和分析中，我们经常需要进行这样的换算，以便在不同的电路中使用不同单位的电阻值。

除了单位之间的换算，有时候我们还需要进行电阻的串联和并联计算。

在电路中，串联和并联是两种常见的连接方式，它们对电阻值的计算有着不同的影响。

下面我们来看一下电阻的串联和并联计算公式。