原文來自微信公眾號:工程師看海
介紹信號完整性就必須說說S參數,在我們仿真和測試中經常會用的S參數,S參數的全稱為Scatter 參數,即散射參數,是在傳輸線兩端有終端的條件下定義出來的,一般是50Ω。我們把傳輸通道作為一個黑盒子看待,S參數描述的是這個黑盒子本身的頻域特性。通過S參數,我們能看到傳輸通道的幾乎全部特性,例如信號的反射,串擾,損耗,都可以從S參數中找到有用的信息,我們以反射為例了解下S參數。
對于無源二端口網絡,從端口出去的正弦信號一定與進去的正弦信號同頻率,下面介紹S參數的簡單理解。
根據以前信號反射的介紹,信號在傳輸過程中會產生入射波和反射波,既有進入端口的信號也有從端口中出來的信號,上圖中:
a1:從端口1進入的正弦信號
b1:從端口1出來的正弦信號
a2:從端口2進入的正弦信號
b2:從端口2出來的正弦信號
S參數可以表示為:
S參數具有對稱性,即如果傳輸通道完全對稱則,S11=S22;S21=S12;
S11的具體理解可以見下面示意圖,S11等于反射回來的信號b1除以入射進去的信號a1,這兩個信號的頻率一樣,幅度和相位有差異,S11這也就是我們前文提到的反射系數,只是表達不同而已。
舉例說明,對于陶瓷電容:
GRM32ER60E337ME05,它的S11參數見下圖,這是怎么來的呢?
我們可以在官網下載到GRM32ER60E337ME05_25degC_series.s2p參數,見下圖,在頻是100Hz時,S11是-23dB。S參數的dB和幅度Mag的計算關系如下:
因此可以反過來求出S11的幅度,Mag(S11)=0.0708,通俗解釋下:
這如果端口1的入射正弦信號幅度是1V,那么從端口1出來的正弦信號幅度只有0.0708V。
S11是返回的信號幅度除以進入的信號幅度,也就是反射系數,在工程上又稱回波損耗,S21工程上又稱為插入損耗。
在4端口網絡中,S11,S22,S33,S44分別表示各端口的回波損耗/反射系數。S21,S12,S34,S43表示插入損耗。S13,S31,S24,S42表示近端串擾。S14,S41,S23,S32表示遠端串擾。
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