SPARQ系列述評之五 ―― 關于S參數(下)
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用混合模式S參數表示兩端口差分系統(tǒng)的輸出和輸入之間的關系式如下：bd1表示1端口的差分輸出，ad1表示1端口的差分輸入。
五，S參數的測量方法
圖十二是VNA的原理框圖，主要包括以下部分: （1）激勵信號源：提供感興趣的頻率范圍內的入射信號；（2）信號分離裝置：含功分器和定向耦合器，分離出入射，反射和傳輸信號；（3）接收機：對被測件的入射，反射和傳輸信號進行測試；（4）處理顯示單元：對測試結果進行處理和顯示。
圖十二VNA的原理框圖
VNA的測量過程中會產生六大系統(tǒng)誤差：（1）與信號泄露相關的方向誤差;(2)與信號泄露相關的串擾誤差; (3)與反射相關的源失配;（4）與反射相關的負載阻抗失配; (5)由測試接收機內部的反射引起的頻率響應誤差; (6)由測試接收機內部的傳輸跟蹤引起的頻率響應誤差。因此在使用前需要進行嚴格的校準。正確的校準是使用VNA的一個難點。 VNA測量出來的S參數是否有錯誤并不能通過VNA直接能檢查出來，只有導入仿真軟件仿真出結果發(fā)現有問題時可能會懷疑是S參數測量有問題,再返回來檢查 VNA校準，VNA測量時的操作有沒有錯誤。但SPARQ由于有時域分析能力，可以立即查看當前測量出的S參數的時域響應是否合理。
理論上來說, 任何信號在時域和頻域上是一一對應的，而且是可以相互轉換的。這為基于階躍響應的時域TDR/TDT方法測量S參數提供了可能。圖十三表示采用TDR /TDT方法測量S21，S12的原理。ST-20是力科公司采樣示波器件WE100H上的TDR模塊,可以產生ps級的快沿并可作為20GHz帶寬的采 樣頭。假設Channe2為端口1，Channle3為端口2，Channel 1產生快沿信號作為入射波經過PCB走線后由Channel3接收該信號。入射的快沿信號和采樣到的信號都可經過FFT變換分解成從一定頻率范圍的信號， 經過計算得到頻域的S參數。
圖十三基于TDR/TDT方法測量S參數
其實在談到VNA和TDR兩種方法測量S參數的區(qū)別時，我們會自然聯(lián)系到示波器的前端頻率響應曲線的測量方法。 我們可以通過傳統(tǒng)的掃頻描點的方法（調節(jié)正弦波信號源的頻率，然后分別測量不同頻率時示波器測量到的峰峰值）來測量頻響曲線，但也可以通過快沿信號輸入到示波器,對采樣到的快沿信號做FFT的方法來快速簡便地測量頻響曲線。 這兩種方法測量示波器頻響曲線的原理上的區(qū)別和測量S參數的兩種方法的區(qū)別是一個道理。
近些年來三個儀器廠商基于TDR 原理測量S參數的實踐證明了兩種測量方法的符合度非常高，如圖十四所示為兩種方法測量的S參數的結果對比。但基于TDR的方法存在有動態(tài)范圍不太高的缺 點。SPARQ測量S參數源于TDR的原理，但通過專利算法在提高動態(tài)范圍上獲得突破，而且在一鍵操作實現自動化校準方面的創(chuàng)新，具備時域分析能力和S參 數文件可以直接被SI仿真軟件調用等特點使得SPARQ成為信號完整性工程師測量S參數的首選儀器。
圖十四VNA和TDR方法測量的S參數一致性很好
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