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本章我們開始《信號完整性基礎》系列第四章節S參數相關知識的講解。S參數能反映在頻域范圍內傳輸信號、反射信號的特性，是我們在做PCB SI仿真時最常用的手段。

01 S參數概述

S參數也叫散射參數，最初是用來描述射頻電路應用中入射波和反射波的關系，隨著數字信號的高速化，S參數在高速數字信號的應用中逐漸普及。

S參數將被測物當作黑匣子，通過測量輸入輸出端口來表現網絡特性，不論哪一個端口有信號進入，都能通過測量其他端口散射的信號，來獲得信號信息。

如下圖，將一段傳輸線網絡封裝成一個二端口S參數模型，通過時域仿真對比，兩者眼圖的眼寬和眼高基本一致。在一些復雜的仿真設計中，我們也可以通過封裝并調用S參數模型的方法來優化設計。

S參數通常用矩陣的形式描述各端口特性。二端口網絡可以用一個2*2的矩陣表示，如[S11,S12,S21,S22]。

S參數是頻域模型，描述不同頻率分量下的各端口的反射及傳輸線干擾等。S參數作為一個文本文件，記錄模型在不同頻點下的信號表現。常用MA表示（幅度和相位）。

在ADS中，S參數文件格式為.sNp，其中N表示端口數量，二端口即為.s2p。如下圖為ADS中生成S參數的步驟。

02 S11與S21的定義

S11和S21用于描述一條網絡上的信號特性。

S11表示互聯網絡對信號的反射，表現為端口1入射信號和反射信號的比值，即我們常說的回損。S11值越小越好。

S21表示端口1到端口2的傳輸系數，表現端口1入射波與端口2接收波形的比值。S21的值越大越好。如下圖為二端口網絡S參數定義。

插損，指傳輸線網絡上因器件、導體、介質等造成的能量衰減。是在不考慮反射的情況下定義的。但在實際應用中，反射不可能降到0，因此S21一般比插損更大，因為里面包含了反射損失。

但是，在二端口網絡中只有S21包含插損的影響。因此在工程應用中，我們就把S21統稱為插損。

如下圖所示，當S11的值比較小時，其產生的變化對S21影響很小，但如果S11值很大，則會對S21產生嚴重影響。阻抗控制任重而道遠啊。

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