S參數(shù)通俗講義

原文來自微信公眾號：工程師看海

介紹信號完整性就必須說說S參數(shù)，在我們仿真和測試中經(jīng)常會用的S參數(shù)，S參數(shù)的全稱為Scatter 參數(shù)，即散射參數(shù)，是在傳輸線兩端有終端的條件下定義出來的，一般是50Ω。我們把傳輸通道作為一個(gè)黑盒子看待，S參數(shù)描述的是這個(gè)黑盒子本身的頻域特性。通過S參數(shù)，我們能看到傳輸通道的幾乎全部特性，例如信號的反射，串?dāng)_，損耗，都可以從S參數(shù)中找到有用的信息，我們以反射為例了解下S參數(shù)。

對于無源二端口網(wǎng)絡(luò)，從端口出去的正弦信號一定與進(jìn)去的正弦信號同頻率，下面介紹S參數(shù)的簡單理解。

根據(jù)以前信號反射的介紹，信號在傳輸過程中會產(chǎn)生入射波和反射波，既有進(jìn)入端口的信號也有從端口中出來的信號，上圖中：

a1：從端口1進(jìn)入的正弦信號

b1：從端口1出來的正弦信號

a2：從端口2進(jìn)入的正弦信號

b2：從端口2出來的正弦信號

S參數(shù)可以表示為：

S參數(shù)具有對稱性，即如果傳輸通道完全對稱則，S11=S22；S21=S12；

S11的具體理解可以見下面示意圖，S11等于反射回來的信號b1除以入射進(jìn)去的信號a1，這兩個(gè)信號的頻率一樣，幅度和相位有差異，S11這也就是我們前文提到的反射系數(shù)，只是表達(dá)不同而已。

舉例說明，對于陶瓷電容：

GRM32ER60E337ME05，它的S11參數(shù)見下圖，這是怎么來的呢？

我們可以在官網(wǎng)下載到GRM32ER60E337ME05_25degC_series.s2p參數(shù)，見下圖，在頻是100Hz時(shí)，S11是-23dB。S參數(shù)的dB和幅度Mag的計(jì)算關(guān)系如下：

因此可以反過來求出S11的幅度，Mag(S11)=0.0708，通俗解釋下：

這如果端口1的入射正弦信號幅度是1V，那么從端口1出來的正弦信號幅度只有0.0708V。

S11是返回的信號幅度除以進(jìn)入的信號幅度，也就是反射系數(shù)，在工程上又稱回波損耗，S21工程上又稱為插入損耗。

在4端口網(wǎng)絡(luò)中，S11，S22，S33，S44分別表示各端口的回波損耗/反射系數(shù)。S21，S12，S34，S43表示插入損耗。S13，S31，S24，S42表示近端串?dāng)_。S14，S41，S23，S32表示遠(yuǎn)端串?dāng)_。

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審核編輯：湯梓紅