混合模S參數的底噪及其優(yōu)化方法

大家在使用網(wǎng)分測試Sdc11參數時(shí)，可能會(huì )發(fā)現網(wǎng)分2個(gè)端口處于空載（Open）狀態(tài)時(shí)，復位之后（更準確的說(shuō)是帶了“出廠(chǎng)校準”狀態(tài)），Sdc11的原始值在-40dB左右。

由于差分S參數的概念相對復雜，用戶(hù)可能難以直觀(guān)判斷-40dB是否屬于正常范圍。Sdd11或Scc11較好理解，在端口Open的時(shí)候，理論上應該是0dB，而Sdc11是混合模參數，即為Port 1的共模激勵、差模響應的反射系數。

根據理論，假設儀器處于完全理想的狀態(tài)，Sdc11的底噪應該是“負無(wú)窮dB”，當然實(shí)際中，儀器總會(huì )存在一定的殘余底噪。對于-40dB左右的底噪是否“足夠好”，目前缺乏明確的標準或經(jīng)驗來(lái)判斷。

Sdc11實(shí)際上是由四個(gè)單端S參數計算得出的混合模參數。為了探究其底噪特性，嘗試通過(guò)調節中頻帶寬（IFBW）來(lái)觀(guān)察，但是發(fā)現IFBW的大小對Sdc11的底噪沒(méi)有影響。

然而，當其中一個(gè)端口連接電纜時(shí)，Sdc11的表現顯著(zhù)變差，在0dB和-30dB之間呈周期分布。如下圖：

初步判斷-對稱(chēng)性

初步判斷，可能Sdc11的底噪和線(xiàn)纜的對稱(chēng)性有很大關(guān)系。為了驗證這一猜測，我們在網(wǎng)分的port 2接上一根相同長(cháng)度的電纜，發(fā)現Sdc11的底噪果然有所改善，達到了-30dB左右。如下圖：

這一實(shí)驗結果更加驗證了剛剛的猜測——可能Sdc11和線(xiàn)纜的對稱(chēng)性存在著(zhù)很大關(guān)系。

校準驗證

如果在兩個(gè)端口連接相同長(cháng)度電纜的情況下，將網(wǎng)分的參考面校準到電纜端口位置，會(huì )發(fā)生什么呢？

我們找來(lái)校準件進(jìn)行校準，果然不出所料，校準完Sdc11底噪到了-50dB左右，相比未校準時(shí)的-30dB（盡管兩根電纜長(cháng)度相同，但仍存在一些不理想因素，且網(wǎng)分的出廠(chǎng)校準也可能存在一定偏差）好了很多。

由此我們可以得出初步結論：要看Sdc11的底噪，一定要做到把網(wǎng)分校準。

附加實(shí)驗

接下來(lái)我們可以思考一個(gè)問(wèn)題：是否一定要兩根電纜長(cháng)度相同？如果長(cháng)度不同會(huì )怎么樣？

為了模擬兩邊電纜長(cháng)度不同的場(chǎng)景，我們直接在Port 1接一根電纜，而Port 2不接電纜，這相當于兩邊電纜長(cháng)度不一致。

此時(shí)我們猜測：即使電纜長(cháng)度不同，但只要進(jìn)行校準，Sdc11的底噪仍然可以保持良好。于是使用校準件對僅接一根電纜（即兩邊電纜長(cháng)度不同）的場(chǎng)景進(jìn)行了校準。

結果顯示，Sdc11的底噪同樣達到了-50dB左右，與兩根等長(cháng)電纜且校準后的結果一致。

我們可以由此得出結論：要看Sdc11的底噪，一定要把網(wǎng)分校準，即使兩邊的電纜長(cháng)度不一樣，只要校準了，Sdc11底噪也會(huì )保持良好。

繼續實(shí)驗，此時(shí)我們稍微延長(cháng)port 1的電纜，即加入一個(gè)“雙陰”轉接頭（相當于破壞了校準后，其中一側的參考面），發(fā)現Sdc11的底噪立刻發(fā)生了巨大的惡化。

補充：上述規律不僅符合Sdc11測試結果，同樣適用于Scd11。

小結

差分測量確實(shí)具有一定的難度，最好要保持一定的對稱(chēng)性，而校準更是不可或缺的關(guān)鍵步驟。

雖然器件的混合模S參數通常是由單端S參數計算得出（當然也有所謂“真差分”模式），并且可以通過(guò)公式推導，但在實(shí)際應用中，面對具體問(wèn)題時(shí)，通過(guò)有計劃、有步驟的實(shí)驗，往往才能夠快速得出實(shí)用且可靠的結論。