之前和大家分享過 S 參數(shù)的基礎(chǔ)原理與概念，那S參數(shù)到底是什么？今天用5分鐘采用通俗易懂的方式，帶大家快速了解！

S，全稱Scatter，直譯是 “散射、分散”。在高速電路領(lǐng)域，它主要用于頻域特性分析。和Z參數(shù)（阻抗參數(shù)）、Y 參數(shù)（導(dǎo)納參數(shù)，為阻抗的倒數(shù) 1/Z）同理，S參數(shù)都是用來描述多端口網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的核心參數(shù)。

簡(jiǎn)單理解S參數(shù)，核心就看兩點(diǎn)：信號(hào)能不能順利進(jìn)去、穩(wěn)定傳輸、正常輸出。我們用快遞配送的例子通俗類比：

• S11（回波損耗）：
• 好比快遞員上門敲門，開門的幅度大小。對(duì)應(yīng)電路里，就是信號(hào)入射后被反射回來的比例，反映端口反射情況。
• S21（插入損耗）：
• 好比快遞員進(jìn)門后，完好送達(dá)的包裹剩余數(shù)量。對(duì)應(yīng)電路里，就是信號(hào)經(jīng)過器件傳輸后的損耗大小，體現(xiàn)信號(hào)傳輸效率。

廣泛應(yīng)用于各類射頻、高速器件：天線、濾波器、功率放大器等。日常檢測(cè) WiFi 天線發(fā)射性能、信號(hào)濾波效果、放大模塊傳輸質(zhì)量，都會(huì)用到 S 參數(shù)測(cè)試。

核心參數(shù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

1. S11 數(shù)值越小越好，行業(yè)理想標(biāo)準(zhǔn)＜-10dB，數(shù)值越低，代表信號(hào)反射越少，端口匹配效果越優(yōu)；

2. S21 數(shù)值越大越好，以濾波器為例，通帶內(nèi)需滿足＞-3dB，保障信號(hào)低損耗傳輸。

測(cè)試前務(wù)必對(duì)儀器進(jìn)行精準(zhǔn)校準(zhǔn)。就像快遞員入戶前清潔鞋襪、避免帶入雜物誤差，儀器校準(zhǔn)能最大程度規(guī)避測(cè)試偏差，保障數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。

S參數(shù)系列

S11 表示在port 1 的反射損耗(return loss)，值越接近0 越好(越低越好，一般-25~-40dB)，表示傳輸路徑中反射(reflection)越小，也稱為輸入反射系數(shù)(Input Reflection Coefficient)，如S11為-25dB，則算出來的Vreflection約為輸入信號(hào)的6.3%，如S11為-10dB，則Vreflection約為輸入信號(hào)的30%.

S21 表示信號(hào)從port 1 傳遞到port 2 過程中的插入損耗(insertion loss)，值越接近1 越好(0dB)，表示傳遞過程損失(loss)越小。S21=-3dB意味著，約70%的輸入信號(hào)傳遞到了輸出端.

S11和S21是最常使用的兩個(gè)參數(shù)。除此之外，還有S22和S12。定義如下：

S22是從port2看過去的return loss，跟S11意思一樣，只是換了端口，S12表示從Port2看過去的insertion loss，跟S21相等.

寫到這，似乎已經(jīng)差不多了，然而還有我們不常提及的S31，S41.

S31和S41表示的是，兩條傳輸線發(fā)生串?dāng)_時(shí)的反射系數(shù).

S31表示近端串?dāng)_（NEXT，near end cross talk），S41表示遠(yuǎn)端串?dāng)_（FEXT, far end cross talk）。

串音的產(chǎn)生原理

S31和S41之所以不常被提及，主要是因?yàn)橥ǔ味诵盘?hào)之間，要求盡量減小串?dāng)_，在符合設(shè)計(jì)規(guī)范的板子上，S31和S41對(duì)于信號(hào)質(zhì)量影響不大，而對(duì)于差分信號(hào)，則又有差分信號(hào)的S參數(shù)來描述，把1,3兩個(gè)端口，看做是差分port1，把2,4兩個(gè)端口，看做是差分port2.

串音的產(chǎn)生原理

SDD，表示差分模式的輸入（Stimulus）和反饋（Response）之間的關(guān)系.

SCC，表示共模模式的輸入和反饋之間的關(guān)系.

SCD，表示差分訊號(hào)和共模輸出的反饋之間的關(guān)系.

SDC，表示共模訊號(hào)和差分輸出之間的響應(yīng)關(guān)系.

如上圖所示，SDD11的意思是，差分激勵(lì)在差分端口port1處的差分信號(hào)reflection loss。

SDC21的意思是，差分激勵(lì)在差分端口port1處看到的共模信號(hào)的inserssion loss.

但是在實(shí)際測(cè)量中，如果手頭的ENA網(wǎng)絡(luò)分析儀只有兩個(gè)物理端口，怎么測(cè)量差分對(duì)(4個(gè)物理端口)的S參數(shù)呢？

實(shí)際上可以通過測(cè)量這四個(gè)端口兩兩之間的S參數(shù)，然后計(jì)算得出，如：

我們用S參數(shù)進(jìn)行以下參數(shù)測(cè)量、反射測(cè)量也就是我們的S11、S22還有S33、S44，它可以測(cè)試我們的回波損耗、電壓駐波比(SWR)、反射系數(shù)以及阻抗。

然后我們的傳輸測(cè)量，它可以測(cè)試我們的插入損耗、傳輸系數(shù)、增益、時(shí)延。

下面我們就以端口1、端口2測(cè)試我們的雙端口器件為例來介紹一下S參數(shù)。

下圖就是比較典型的雙端口器件的測(cè)試模型。

另外，我再補(bǔ)充一個(gè)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，幫大家更清楚S11和S21是怎么來的。咱們常說的DUT，就是咱們的被測(cè)件。這里有幾個(gè)信號(hào)要記一下：a1、a2是輸入信號(hào)，b1、b2是傳輸和反射信號(hào)。具體來說，從一端口輸入激勵(lì)信號(hào)的時(shí)候，a1就是輸入信號(hào)，b1是反射回來的信號(hào)，b2是傳輸出去的信號(hào)；如果從二端口輸入激勵(lì)信號(hào)，那a2就是輸入信號(hào)，b2是反射信號(hào)，b1就變成傳輸信號(hào)了。

咱們計(jì)算S11和S21的時(shí)候，有個(gè)核心原則——都以當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)作為參考，用反射信號(hào)或者傳輸信號(hào)，和這個(gè)輸入信號(hào)做比值，這樣就能算出S11或者S21了。大家記清楚這個(gè)邏輯，后續(xù)理解測(cè)試原理就更輕松了。

反射測(cè)量(S11/S22...)

回波損耗|駐波比SWR|反射系數(shù)|阻抗

傳輸測(cè)量(S21/S12...)

插入損耗|傳輸系數(shù)|增益|時(shí)延

聊高頻參數(shù)的人比比皆是，道理大家都略知一二，但真正的差距在于：能否將認(rèn)知與經(jīng)驗(yàn)內(nèi)化，學(xué)以致用，實(shí)實(shí)在在解決現(xiàn)場(chǎng)問題。

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