信号完整性 (SI) 工程师几乎总是必须使用 S 参数。如果您还没有与他们合作,那么您很可能会在您的 SI 职业生涯中的某个时候与他们合作。随着速度以两位数的 GB/s 速度提高,许多行业标准正在转向基于串行链路的架构,并使用基于 S 参数测量的频域一致性限制。
矢量网络分析仪 (VNA) 是测量被测设备 (DUT) 的 S 参数的首选测试仪器。根据定义,每个 S 参数 (Sij) 是从端口流出的正弦波电压与流入端口的正弦波电压之比(公式 1)。每个 S 参数都是复数,具有大小和相位。
方程 1
可以说,出于数学原因,索引是指电压进出的端口。这与我们的正常思路背道而驰,在使用 S 参数时认识到这种关系很重要。
单端 S 参数
图 1 显示了 1 端口、2 端口和 4 端口 DUT 的示例,以及它们各自的 S 参数矩阵,这些矩阵表示具有各自端口索引标签的均匀传输线。矩阵中的每个 S 参数都是从一个端口到另一个端口的单端测量。
1 端口 DUT 有一个 S 参数 (S11),以红色显示。它是从端口 1 流出的电压与流入端口 1 的电压之比。作为从端口 1 反射的能量的量度,它也称为回波损耗 (RL)
2 端口 DUT 有 4 个 S 参数,以蓝色显示。具有相同索引下标编号的 S 参数,即 S11、S22 是 RL。带有备用索引下标数字的 S 参数是传输能量的量度,是从端口流出的电压与流入对面端口的电压之比。它也被称为插入损耗 (IL)。例如,S12 是从端口 1 流出的电压与流入端口 2 的电压之比,而 S21 是从端口 2 流出的电压与流入端口 1 的电压之比。
图 1 从左到右依次为 1 端口(红色)、2 端口(蓝色)、4 端口(黑色)DUT 及其各自的 S 参数矩阵示例。
4 端口 DUT 有 16 个 S 参数,分为 4 个象限,以黑色显示。如您所见,S 参数组合的数量是端口数的平方。在此示例中,左上象限 1 和右下象限 4 与具有不同端口索引的单个 2 端口 DUT 相同。它们被描述为:
象限 1:
- S11 是从端口 1 流出的电压与流入端口 1 的电压之比。它是端口 1 传出的 RL。