5分鐘讓你搞懂S參數

之前和大家分享過 S 參數的基礎原理與概念，那S參數到底是什么？今天用5分鐘采用通俗易懂的方式，帶大家快速了解！

S，全稱Scatter，直譯是 “散射、分散”。在高速電路領域，它主要用于頻域特性分析。和Z參數（阻抗參數）、Y 參數（導納參數，為阻抗的倒數 1/Z）同理，S參數都是用來描述多端口網絡傳輸特性的核心參數。

簡單理解S參數，核心就看兩點：信號能不能順利進去、穩定傳輸、正常輸出。我們用快遞配送的例子通俗類比：

• S11（回波損耗）：
• 好比快遞員上門敲門，開門的幅度大小。對應電路里，就是信號入射后被反射回來的比例，反映端口反射情況。
• S21（插入損耗）：
• 好比快遞員進門后，完好送達的包裹剩余數量。對應電路里，就是信號經過器件傳輸后的損耗大小，體現信號傳輸效率。

廣泛應用于各類射頻、高速器件：天線、濾波器、功率放大器等。日常檢測 WiFi 天線發射性能、信號濾波效果、放大模塊傳輸質量，都會用到 S 參數測試。

核心參數評判標準

1. S11 數值越小越好，行業理想標準＜-10dB，數值越低，代表信號反射越少，端口匹配效果越優；

2. S21 數值越大越好，以濾波器為例，通帶內需滿足＞-3dB，保障信號低損耗傳輸。

測試前務必對儀器進行精準校準。就像快遞員入戶前清潔鞋襪、避免帶入雜物誤差，儀器校準能最大程度規避測試偏差，保障數據精準可靠。

S參數系列

S11 表示在port 1 的反射損耗(return loss)，值越接近0 越好(越低越好，一般-25~-40dB)，表示傳輸路徑中反射(reflection)越小，也稱為輸入反射系數(Input Reflection Coefficient)，如S11為-25dB，則算出來的Vreflection約為輸入信號的6.3%，如S11為-10dB，則Vreflection約為輸入信號的30%.

S21 表示信號從port 1 傳遞到port 2 過程中的插入損耗(insertion loss)，值越接近1 越好(0dB)，表示傳遞過程損失(loss)越小。S21=-3dB意味著，約70%的輸入信號傳遞到了輸出端.

S11和S21是最常使用的兩個參數。除此之外，還有S22和S12。定義如下：

S22是從port2看過去的return loss，跟S11意思一樣，只是換了端口，S12表示從Port2看過去的insertion loss，跟S21相等.

寫到這，似乎已經差不多了，然而還有我們不常提及的S31，S41.

S31和S41表示的是，兩條傳輸線發生串擾時的反射系數.

S31表示近端串擾（NEXT，near end cross talk），S41表示遠端串擾（FEXT, far end cross talk）。

串音的產生原理

S31和S41之所以不常被提及，主要是因為通常單端信號之間，要求盡量減小串擾，在符合設計規范的板子上，S31和S41對于信號質量影響不大，而對于差分信號，則又有差分信號的S參數來描述，把1,3兩個端口，看做是差分port1，把2,4兩個端口，看做是差分port2.

串音的產生原理

SDD，表示差分模式的輸入（Stimulus）和反饋（Response）之間的關系.

SCC，表示共模模式的輸入和反饋之間的關系.

SCD，表示差分訊號和共模輸出的反饋之間的關系.

SDC，表示共模訊號和差分輸出之間的響應關系.

如上圖所示，SDD11的意思是，差分激勵在差分端口port1處的差分信號reflection loss。

SDC21的意思是，差分激勵在差分端口port1處看到的共模信號的inserssion loss.

但是在實際測量中，如果手頭的ENA網絡分析儀只有兩個物理端口，怎么測量差分對(4個物理端口)的S參數呢？

實際上可以通過測量這四個端口兩兩之間的S參數，然后計算得出，如：

我們用S參數進行以下參數測量、反射測量也就是我們的S11、S22還有S33、S44，它可以測試我們的回波損耗、電壓駐波比(SWR)、反射系數以及阻抗。

然后我們的傳輸測量，它可以測試我們的插入損耗、傳輸系數、增益、時延。

下面我們就以端口1、端口2測試我們的雙端口器件為例來介紹一下S參數。

下圖就是比較典型的雙端口器件的測試模型。

另外，我再補充一個關鍵知識點，幫大家更清楚S11和S21是怎么來的。咱們常說的DUT，就是咱們的被測件。這里有幾個信號要記一下：a1、a2是輸入信號，b1、b2是傳輸和反射信號。具體來說，從一端口輸入激勵信號的時候，a1就是輸入信號，b1是反射回來的信號，b2是傳輸出去的信號；如果從二端口輸入激勵信號，那a2就是輸入信號，b2是反射信號，b1就變成傳輸信號了。

咱們計算S11和S21的時候，有個核心原則——都以當時的輸入信號作為參考，用反射信號或者傳輸信號，和這個輸入信號做比值，這樣就能算出S11或者S21了。大家記清楚這個邏輯，后續理解測試原理就更輕松了。

反射測量(S11/S22...)

回波損耗|駐波比SWR|反射系數|阻抗

傳輸測量(S21/S12...)

插入損耗|傳輸系數|增益|時延

聊高頻參數的人比比皆是，道理大家都略知一二，但真正的差距在于：能否將認知與經驗內化，學以致用，實實在在解決現場問題。

加入”線纜工程技術交流微信群“加客服申請

工程參考學習資訊

更多關于最新的線纜行業發展訊息，請關注我們的微信公眾號！我們將第一時間搜尋到行業前沿訊息和您一起分享！不做盈利用途，文中觀點都是基于公開數據及信息，僅供交流，不構成投資建議!

▼歡迎“點贊”“分享” 在評論區留下您的看法▼