S參數的物理含義

以二端口網(wǎng)絡(luò )為例，如單根傳輸線(xiàn)，共有四個(gè) S 參數：S11，S12，S21，S22，對于互易網(wǎng)絡(luò )有S12＝S21，對于對稱(chēng)網(wǎng)絡(luò )有S11＝S22，對于無(wú)耗網(wǎng)絡(luò )，有S11*S11+S21*S21＝1，即網(wǎng)絡(luò )不消耗任何能量，從端口1輸入的能量不是被反射回端口1 就是傳輸到端口2 上了。在高速電路設計中用到的微帶線(xiàn)或帶狀線(xiàn)，都有參考平面，為不對稱(chēng)結構（但平行雙導線(xiàn)就是對稱(chēng)結構），所以S11 不等于S22，但滿(mǎn)足互易條件，總是有S12＝S21。假設Port1 為信號輸入端口，Port2 為信號輸出端口，則我們關(guān)心的S 參數有兩個(gè)：S11 和S21，S11 表示回波損耗，也就是有多少能量被反射回源端（Port1）了，這個(gè)值越小越好，一般建議S110.1，即－20dB，S21 表示插入損耗，也就是有多少能量被傳輸到目的端（Port2）了，這個(gè)值越大越好，理想值是1，即0dB，越大傳輸的效率越高，一般建議S21>0.7，即－3dB，如果網(wǎng)絡(luò )是無(wú)耗的，那么只要Port1 上的反射很小，就可以滿(mǎn)足S21>0.7 的要求，但通常的傳輸線(xiàn)是有耗的，尤其在GHz 以上，損耗很顯著(zhù)，即使在Port1 上沒(méi)有反射，經(jīng)過(guò)長(cháng)距離的傳輸線(xiàn)后，S21 的值就會(huì )變得很小，表示能量在傳輸過(guò)程中還沒(méi)到達目的地，就已經(jīng)消耗在路上了。對于由 2 根或以上的傳輸線(xiàn)組成的網(wǎng)絡(luò )，還會(huì )有傳輸線(xiàn)間的互參數，可以理解為近端串擾系數、遠端串擾系統，注意在奇模激勵和偶模激勵下的S參數值不同。

需要說(shuō)明的是，S參數表示的是全頻段的信息，由于傳輸線(xiàn)的帶寬限制，一般在高頻的衰減比較大，S 參數的指標只要在由信號的邊緣速率表示的EMI 發(fā)射帶寬范圍內滿(mǎn)足要求就可以了。