1.1目的及意义

本次研究的主要目的是研究双端微波元件S参数的原理与可视化仿真实例。这个目的的前半段是指查阅书籍或者相关资料弄清楚微波元件的S参数原理；后半段的可视化仿真实例是指用编程开发出一个模拟仿真软件，这个软件的功能就是将S参数用图像或者数字表示出来。

为了用编程开发出模拟仿真软件，首先，需要调研可以测量S参数的测量仪器的可视化终端功能，提出一个模拟软件方案。然后，针对通用和试验装置的S参数测量，开展终端软件模拟软件的开发，得到模拟软件。最后，通过实验完成对S参数的测量以及可视化。

研究双端微波元件的S参数原理主要是因为微波元件在现在通信技术中的地位，微波元件是通信技术的一个必不可缺是的核心，现在流行的5G热,它的工作频率就是在微波的频段内。要研究微波元件的特性，S参数就是一个很重要的参数。S参数，也就是散射参数。是微波传输中的一个重要参数。这些参数用来表征RF元件或网络的电气属性或性能，与我们熟悉的测量（如增益、损耗和反射系数）有关。S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。研究微波元件尤其是研究微波元件的S参数的测量以及可视化是当今学术界和工程界的一个研究热点。

1.2国内外的研究现状分析

现在国内外的主要研究S参数的可视化，就是怎么方便的测量S参数。现在有一种研究通用低成本程序用于400 MHz至5 GHz液体复杂介电常数测量。它们的程序使用手持式仪器和定制软件进行数据获取和后加工。目的是用矢量网络分析仪（VNA）模式中使用的便携式和便宜的手持式频谱分析仪取代通常用于此类应用的台式矢量网络分析仪（VNA）^[1]-[4]。

这种研究表明了，现在的研究方向主要是在设计一种便携式的，测量方便的，成本较低的仪器来取代台式的矢量网络分析仪（VNA）来进行一些参数的测量，包括S参数。

现在，国内外的研究的S参数的测量方法有两种，一种是基于扫频测量的原理（VNA）,另外一种是基于快沿阶跃响应的原理（TDR）^{[5]，[6]，[11]}。VNA的测量过程中会产生六大系统误差^{[9]，[10]，[12]}：