S参数通俗讲义

原文来自微信公众号：工程师看海

介绍信号完整性就必须说说S参数，在我们仿真和测试中经常会用的S参数，S参数的全称为Scatter 参数，即散射参数，是在传输线两端有终端的条件下定义出来的，一般是50Ω。我们把传输通道作为一个黑盒子看待，S参数描述的是这个黑盒子本身的频域特性。通过S参数，我们能看到传输通道的几乎全部特性，例如信号的反射，串扰，损耗，都可以从S参数中找到有用的信息，我们以反射为例了解下S参数。

对于无源二端口网络，从端口出去的正弦信号一定与进去的正弦信号同频率，下面介绍S参数的简单理解。

根据以前信号反射的介绍，信号在传输过程中会产生入射波和反射波，既有进入端口的信号也有从端口中出来的信号，上图中：

a1：从端口1进入的正弦信号

b1：从端口1出来的正弦信号

a2：从端口2进入的正弦信号

b2：从端口2出来的正弦信号

S参数可以表示为：

S参数具有对称性，即如果传输通道完全对称则，S11=S22；S21=S12；

S11的具体理解可以见下面示意图，S11等于反射回来的信号b1除以入射进去的信号a1，这两个信号的频率一样，幅度和相位有差异，S11这也就是我们前文提到的反射系数，只是表达不同而已。

举例说明，对于陶瓷电容：

GRM32ER60E337ME05，它的S11参数见下图，这是怎么来的呢？

我们可以在官网下载到GRM32ER60E337ME05_25degC_series.s2p参数，见下图，在频是100Hz时，S11是-23dB。S参数的dB和幅度Mag的计算关系如下：

因此可以反过来求出S11的幅度，Mag(S11)=0.0708，通俗解释下：

这如果端口1的入射正弦信号幅度是1V，那么从端口1出来的正弦信号幅度只有0.0708V。

S11是返回的信号幅度除以进入的信号幅度，也就是反射系数，在工程上又称回波损耗，S21工程上又称为插入损耗。

在4端口网络中，S11，S22，S33，S44分别表示各端口的回波损耗/反射系数。S21，S12，S34，S43表示插入损耗。S13，S31，S24，S42表示近端串扰。S14，S41，S23，S32表示远端串扰。

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审核编辑：汤梓红