S參數(shù)的物理含義

以二端口網(wǎng)絡(luò)為例，如單根傳輸線，共有四個(gè) S 參數(shù)：S11，S12，S21，S22，對(duì)于互易網(wǎng)絡(luò)有S12＝S21，對(duì)于對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)有S11＝S22，對(duì)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?shù)蕉丝? 上了。在高速電路設(shè)計(jì)中用到的微帶線或帶狀線，都有參考平面，為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)（但平行雙導(dǎo)線就是對(duì)稱結(jié)構(gòu)），所以S11 不等于S22，但滿足互易條件，總是有S12＝S21。假設(shè)Port1 為信號(hào)輸入端口，Port2 為信號(hào)輸出端口，則我們關(guān)心的S 參數(shù)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?shù)侥康亩耍≒ort2）了，這個(gè)值越大越好，理想值是1，即0dB，越大傳輸?shù)男试礁?，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，就可以滿足S21>0.7 的要求，但通常的傳輸線是有耗的，尤其在GHz 以上，損耗很顯著，即使在Port1 上沒(méi)有反射，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的傳輸線后，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(dá)目的地，就已經(jīng)消耗在路上了。對(duì)于由 2 根或以上的傳輸線組成的網(wǎng)絡(luò)，還會(huì)有傳輸線間的互參數(shù)，可以理解為近端串?dāng)_系數(shù)、遠(yuǎn)端串?dāng)_系統(tǒng)，注意在奇模激勵(lì)和偶模激勵(lì)下的S參數(shù)值不同。

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