S参数分析组提取材料等效参数的若干问题

s参数

#1

S参数提取折射率的实部出现了不连续的间断跳跃 继续讨论:

关于等效材料性质的提取,按照孙老师您说的,由于需要对反余弦函数求根,这里会引入很多种可能性;我们需要在复函数开方那里选择合适的根。
1、比如说我通过 s参数的 分析组得到了如上图所示的,阻抗的实部和虚部,但是它存在很明显的跳变,我是否可以直接将那个跳变区域“翻转”,得到一个平滑的曲线呢? 如下图呢?

2、”需要在复函数开方那里选择合适的根” 这一点可以在分析组的脚本中实现吗?因为很多情况下,分析组得到的等效参数都看起来很“混乱" 如图

3、有没有办法判断,得出的等效参数的正确性呢?


#2

A1:可以。
A2:我一般情况是将所有相关参数都作图,看看问题先出现在那个参数然后合理修改。因为S参数(位相)对网格精度敏感,所以需要注意查看。
A3:遗憾的是,没有数学方法可以判断,但是一般可以通过物理原理判断,例如,非增益介质,z=mu/n, ni=eps_i/(2*nr)等判断。

总之,用S参数分析组提取材料等效参数是一个复杂的数学问题。


#3

好的,谢谢孙老师,看来这更多的是一个数学上的问题,要找出符合物理原理的数学解的问题了。
我在相关的资料上看到了一些相关的介绍——
1、对于任何无源材料, ε、μ、n的虚部和Z的实部必须是正值,这是因果关系限定的
2、通过观察频率相关的n’(w)是否在大波长范围内连续来判断
等方法来判断。

PS:还有一个小问题,我看smith的文献中介绍,似乎我们这个 “S参数” 分析组 只适用于 在光传播方向上具有对称性的结构,那一般的MIN结构(金属微纳结构+电介质+金属背板)似乎就不满足直接使用“S参数”分析组的条件了?


#4

很对!
如果不对称,你需要做两个仿真,得到S11 S21和S22,再根据文章中的另外一个公式计算。


#5

对于这种 MIN结构(金属微纳结构+电介质+金属背板) 似乎很多文献中都仍旧使用

比如这个帖子中的文献


是不是因为有 S21=0 S22=1 S12=0 ,然后可以将非均匀的那些公式化简呢?


#6

特例情况当然可以。一般情况应该用带有S22的公式:


#7

明白了,谢谢孙老师!