S參數

S參數的全稱為Scatter 參數，即散射參數。S參數描述了傳輸通道的頻域特性，在進行串行鏈路SI分析的時候，獲得通道的準確S參數是一個很重要的環節，通過S參數，我們能看到傳輸通道的幾乎全部特性。信號完整性關注的大部分問題，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。

Ur1 = S11 Ui1 + S12 Ui2

Ur2 = S21 Ui1 + S22 Ui2

Ui1，Ui2，Ur1，Ur2：分別是端口1和端口2的歸一化入射電壓和反射電壓

S11：端口2匹配時，端口1的反射係數；

S22：端口1匹配時，端口2的反射係數；

S12：端口1匹配時，端口2到端口1的反向傳輸係數；

S21：端口2匹配時，端口1到端口2的正向傳輸係數；

S 參數（散射參數）用於評估 DUT 反射信號和傳送信號的性能。S 參數由兩個複數之比定義，它包含有關信號的幅度和相位的信息。S 參數通常表示為：

S輸出 輸入

例如，S 參數 S21 是 DUT 上端口 2 的輸出信號與 DUT 上端口 1 的輸入信號之比，輸出信號和輸入信號都用複數表示。

當啓動平衡 - 不平衡轉換功能時，可以選擇混合模 S 參數。 ^[1] 

微波系統主要研究信號和能量兩大問題：信號問題主要是研究幅頻和相頻特性；能量問題主要是研究能量如何有效地傳輸。微波系統是分佈參數電路，必須採用場分析法，但場分析法過於複雜，因此需要一種簡化的分析方法。微波網絡法被廣泛運用於微波系統的分析，是一種等效電路法，在分析場分佈的基礎上，用路的方法將微波元件等效為電抗或電阻器件，將實際的導波傳輸系統等效為傳輸線，從而將實際的微波系統簡化為微波網絡，把場的問題轉化為路的問題來解決。微波網絡理論是在低頻網絡理論的基礎上發展起來的，低頻電路分析是微波電路分析的一個特殊情況。一般地，對於一個網絡有Y、Z和S參數可用來測量和分析，Y稱為導納參數，Z稱為阻抗參數，S稱為散射參數；前兩個參數主要用於集總電路，Z和Y參數對於集總參數電路分析非常有效，各參數可以很方便的測試；但是在微波系統中，由於確定非TEM波電壓、電流非常困難，而且在微波頻率測量電壓和電流也存在實際困難。因此，在處理高頻網絡時，等效電壓和電流以及有關的阻抗和導納參數變得較抽象。與直接測量入射、反射及傳輸波概念更加一致的表示是散射參數，即S參數矩陣，它更適合於分佈參數電路。S參數就是建立在入射波、反射波關係基礎上的網絡參數，適於微波電路分析，以器件端口的反射信號以及從該端口傳向另一端口的信號來描述電路網絡。同N端口網絡的阻抗和導納矩陣那樣，用散射矩陣亦能對N端口網絡進行完善的描述。阻抗和導納矩陣反映了端口的總電壓和電流的關係，而散射矩陣是反映端口的入射電壓波和反射電壓波的關係。散射參量可以直接用網絡分析儀測量得到，可以用網絡分析技術來計算。只要知道網絡的散射參量，就可以將它變換成其它矩陣參量。 ^[2] 

下面以二端口網絡為例説明各個S參數的含義。二端口網絡有四個S參數，Sij代表的意思是能量從j口注入，在i口測得的能量，如S11定義為從 Port1口反射的能量與輸入能量比值的平方根，也經常被簡化為等效反射電壓和等效入射電壓的比值，各參數的物理含義和特殊網絡的特性如下：

S11：端口2匹配時，端口1的反射係數；

S22：端口1匹配時，端口2的反射係數；

S12：端口1匹配時，端口2到端口1的反向傳輸係數；

S21：端口2匹配時，端口1到端口2的正向傳輸係數；

對於互易網絡，有：S12=S21；

對於無耗網絡，有：（S11）2+（S21）2=1 ；

我們經常用到的單根傳輸線，或一個過孔，就可以等效成一個二端口網絡，一端接輸入信號，另一端接輸出信號，如果以Port1作為信號的輸入端口， Port2作為信號的輸出端口，那麼S11表示的就是回波損耗，即有多少能量被反射回源端（Port1），這個值越小越好，一般建議S11< 0.1，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，這個值越大越好，理想值是1，即0dB，S21越大傳輸的效率越高，一般建議S21>0.7，即－3dB。