S參數(shù)入門及實(shí)戰(zhàn)案例匯總

對(duì)于信號(hào)完整性理論的初學(xué)者而言，S參數(shù)（Scattering parameters，散射參數(shù)）是繞不開的一座大山。不比夏日海灘上曼妙的S曲線，令人賞心悅目，瞬間治愈；新手上路，S參數(shù)曲線卻總讓人望而卻步，剎那“致郁”。

S參數(shù)最初應(yīng)用于射頻領(lǐng)域，后來(lái)逐漸在信號(hào)完整性研究尤其是高速串行鏈路的分析中得到廣泛使用。作為一種行為模型，S參數(shù)用于描述線性、無(wú)源互連通道如何與入射波相互作用，包含了互連通道的損耗、阻抗連續(xù)性、反射、延時(shí)、串?dāng)_等豐富信息，在每個(gè)頻點(diǎn)可通過S參數(shù)得到各端口的輸出信號(hào)，而將互連通道視為一個(gè)黑盒子，不用了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

在設(shè)計(jì)階段，S參數(shù)可通過仿真軟件提取，在產(chǎn)品調(diào)試階段可通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）直接測(cè)得，因此，S參數(shù)為研究互連通道的幅頻和相頻特性、以及信號(hào)如何有效的傳輸提供了極大便利。港真，給我一個(gè)S參數(shù)，我可以撬動(dòng)地球。

先以最簡(jiǎn)單的二端口網(wǎng)絡(luò)（如下圖示）為例介紹S參數(shù)中最重要的概念：回波損耗（Return Loss，對(duì)應(yīng)S11，也叫返回?fù)p耗）、插入損耗（Insertion Loss，對(duì)應(yīng)S21）。

假設(shè)1端口是信號(hào)輸入端，2端口是信號(hào)輸出端，那么S11表示信號(hào)在1端口的反射損失，值越接近0越好（當(dāng)用dB表示時(shí)，回波損耗為負(fù)值，絕對(duì)值越大越好），表示信號(hào)傳輸過程反射越小。插入損耗S21表示信號(hào)從1端口傳輸?shù)?端口過程中的損失，是對(duì)由導(dǎo)線損耗和介質(zhì)損耗引起衰減的直接度量，值越接近1（0dB）越好，表示信號(hào)在互連通道中傳輸時(shí)的損失越小，“插入損耗”的叫法容易讓初學(xué)者誤解，其實(shí)也可以理解成傳輸系數(shù)。

利用S參數(shù)繼續(xù)研究?jī)蓚€(gè)互連通道之間的相互影響，比如兩條單端線之間的串?dāng)_，需要用到四端口網(wǎng)絡(luò)（如下圖示）。對(duì)于多端口的排序，根據(jù)大神Eric Bogatin的建議，最好將奇數(shù)端口序號(hào)指派在通道左側(cè)，右側(cè)指派相鄰的偶數(shù)序號(hào)，此時(shí)，S31可以表示近端串?dāng)_（NEXT），S41表示遠(yuǎn)端串?dāng)_（FEXT）。

S參數(shù)分析技術(shù)不可謂不強(qiáng)大，前提是你要有雙火眼金睛，篇幅所限，本文只介紹了S參數(shù)最基本的概念，各位如果意猶未盡，不妨猛戳如下鏈接，匯總了高速先生之前積累的相關(guān)文章（團(tuán)隊(duì)的力量是巨大的，小編在此表示心存感激，如果說這篇文章寫得輕松案例豐富，只是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏希┮遭缸x者，看看S參數(shù)在實(shí)戰(zhàn)中是如何發(fā)揮巨大威力的，同時(shí)，也可以加深對(duì)S參數(shù)的理解。

《S參數(shù)在SI仿真中的應(yīng)用_基礎(chǔ)篇》

通過S參數(shù)判斷通道阻抗匹配程度及插損曲線的分析方法介紹；

《S參數(shù)在SI仿真中的應(yīng)用_進(jìn)階篇》

如何通過S參數(shù)判斷通道串?dāng)_及延時(shí)；

《從S參數(shù)能得到傳輸線阻抗嗎？》

從S參數(shù)的回?fù)p曲線推導(dǎo)出傳輸線阻抗的方法；

《S參數(shù)的損耗曲線到底怎么來(lái)的？》

如何推導(dǎo)得到S參數(shù)的損耗曲線；

《S參數(shù)間的加減乘除》

S參數(shù)矩陣運(yùn)算得到不同模態(tài)值的方法；

《S參數(shù)震蕩原因總結(jié)》

S參數(shù)插損曲線震蕩原因簡(jiǎn)介；

《S參數(shù)哪個(gè)頻段最影響TDR阻抗》

S參數(shù)里的微小諧振影響TDR阻抗的案例分析；

《S參數(shù)與信號(hào)協(xié)議》

如何理解信號(hào)協(xié)議中的通道S參數(shù)要求。