放大器S12等于S21因为什么 放大器S12和S21相等的原因是什么

放大器S12等于S21因为什么

对于一个放大器电路，其S参数矩阵是一个关键参数，其中的S12和S21是描述其输入与输出端口之间的反射系数。在某些情况下，S12等于S21，这是为什么呢？以下从高斯消元法、反射系数、模拟电路的解析等方面进行探讨。

1、高斯消元法

S12和S21的物理含义是“从端口2返回到1”的系数和“从端口1返回到2”的系数，因此它们具有相同的物理性质。在通常的回路中，当电流到达输入端口时，它必须在回路中传输一定的时间，才能到达输出端口。在这个时间内，电压必须在整个回路中传输，在每一个局部跨电压被放大器增益增加。 因此，无论是从哪个方向开始计算，它们所产生的结果都是相同的。这可以通过高斯消元法来证明。高斯消元法就是对一个矩阵进行逆推测的方法。

2、反射系数

为了进一步了解为什么S12等于S21，我们需要考虑反射系数的概念。反射系数表示一个电信号从某个介质进入另一个介质时，从另一个介质反射回来的电信号与入射信号的比值。当输入输出端口的负载等阻抗时，反射系数是相同的。在这种情况下，S12即等于S21。因此，如果输入输出端口均匀，反射系数可能相等，导致S12等于S21。

3、模拟电路的解析

在模拟电路中，放大器的性质往往可以用微小信号模型来描述。特别是在小信号模型下，可以忽略管子的非线性，将管子视为一个线性电阻。当然本质上，放大器工作时，一定是采用的非线性的方式，因此对于放大器的分析来说，更多的时候使用微小信号模型是不够的。不过最基础的分析方法还是很重要的。S参数对于微小变化非常的敏感，本质上可以说是一个弱反馈的结构。如果将输入输出端口的系数量设置相等，由于放大器的单向路线，从而也会产生相同的反馈。

4、总结

综上所述，放大器的输入输出端口的负载等阻抗、反射系数以及弱反馈的结构，可以是S12等于S21成立。同时在小信号模型下，高斯消元法可以被用来解析输出式子的来源。知道了其原因，可以更好地理解S参数并在电路的设计和分析中发挥更大的作用。