S参数的物理含义

S参数的物理含义

以二端口网络为例，如单根传输线，共有四个 S 参数：S11，S12，S21，S22，对于互易网络有S12＝S21，对于对称网络有S11＝S22，对于无耗网络，有S11*S11+S21*S21＝1，即网络不消耗任何能量，从端口1输入的能量不是被反射回端口1 就是传输到端口2 上了。在高速电路设计中用到的微带线或带状线，都有参考平面，为不对称结构（但平行双导线就是对称结构），所以S11 不等于S22，但满足互易条件，总是有S12＝S21。假设Port1 为信号输入端口，Port2 为信号输出端口，则我们关心的S 参数有两个：S11 和S21，S11 表示回波损耗，也就是有多少能量被反射回源端（Port1）了，这个值越小越好，一般建议S11<0.1，即－20dB，S21 表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目的端（Port2）了，这个值越大越好，理想值是1，即0dB，越大传输的效率越高，一般建议S21>0.7，即－3dB，如果网络是无耗的，那么只要Port1 上的反射很小，就可以满足S21>0.7 的要求，但通常的传输线是有耗的，尤其在GHz 以上，损耗很显著，即使在Port1 上没有反射，经过长距离的传输线后，S21 的值就会变得很小，表示能量在传输过程中还没到达目的地，就已经消耗在路上了。对于由 2 根或以上的传输线组成的网络，还会有传输线间的互参数，可以理解为近端串扰系数、远端串扰系统，注意在奇模激励和偶模激励下的S参数值不同。

需要说明的是，S参数表示的是全频段的信息，由于传输线的带宽限制，一般在高频的衰减比较大，S 参数的指标只要在由信号的边缘速率表示的EMI 发射带宽范围内满足要求就可以了。