S參數(shù)的物理含義

以二端口網(wǎng)絡為例，如單根傳輸線，共有四個 S 參數(shù)：S11，S12，S21，S22，對于互易網(wǎng)絡有S12＝S21，對于對稱網(wǎng)絡有S11＝S22，對于無耗網(wǎng)絡，有S11*S11+S21*S21＝1，即網(wǎng)絡不消耗任何能量，從端口1輸入的能量不是被反射回端口1 就是傳輸?shù)蕉丝? 上了。在高速電路設計中用到的微帶線或帶狀線，都有參考平面，為不對稱結(jié)構(gòu)（但平行雙導線就是對稱結(jié)構(gòu)），所以S11 不等于S22，但滿足互易條件，總是有S12＝S21。假設Port1 為信號輸入端口，Port2 為信號輸出端口，則我們關心的S 參數(shù)有兩個：S11 和S21，S11 表示回波損耗，也就是有多少能量被反射回源端（Port1）了，這個值越小越好，一般建議S11<0.1，即－20dB，S21 表示插入損耗，也就是有多少能量被傳輸?shù)侥康亩耍≒ort2）了，這個值越大越好，理想值是1，即0dB，越大傳輸?shù)男试礁撸话憬ㄗhS21>0.7，即－3dB，如果網(wǎng)絡是無耗的，那么只要Port1 上的反射很小，就可以滿足S21>0.7 的要求，但通常的傳輸線是有耗的，尤其在GHz 以上，損耗很顯著，即使在Port1 上沒有反射，經(jīng)過長距離的傳輸線后，S21 的值就會變得很小，表示能量在傳輸過程中還沒到達目的地，就已經(jīng)消耗在路上了。對于由 2 根或以上的傳輸線組成的網(wǎng)絡，還會有傳輸線間的互參數(shù)，可以理解為近端串擾系數(shù)、遠端串擾系統(tǒng)，注意在奇模激勵和偶模激勵下的S參數(shù)值不同。

需要說明的是，S參數(shù)表示的是全頻段的信息，由于傳輸線的帶寬限制，一般在高頻的衰減比較大，S 參數(shù)的指標只要在由信號的邊緣速率表示的EMI 發(fā)射帶寬范圍內(nèi)滿足要求就可以了。