一前言
书接上回重磅--数字高清摄像头POC电感方案,想必大家已经对POC有个初步的了解,大家可能对文中提到的S参数指代的意思是什么?为什么S参数能够评价POC电感的好坏不是很理解,今天就为大家介绍一下S参数。
二S参数
S参数是一种频域模型,在频域的每一个频点都可以通过该频点的S参数来得到入射信号和反射信号之间的一组关系。这种方法不关注网络内部的具体结构,无论网路内部结构是什么,只要网络是线性不变的,就可以当作“黑盒子”处理。不论哪个端口有入射信号进入黑匣子,就能够通过S参数得到这个黑匣子从各个端口散射出来的信号,S参数实际上正是散射参数(Scatter Parameters)的简称。
三S11的含义
S11表示端口1出来的正弦信号和端口1进入的正弦信号的比值。通常把他S11称为回拨损耗(Return Loss)。S11反映的是互连结构作为一个整体(黑盒子)的反射情况,这个反射是端口阻抗和“黑盒子”的输入阻抗不匹配而产生的,不同频率下“黑盒子”表现出来的输入阻抗不同,因此反射量也不同,这就是S11所代表的真实信息。S11对于互连结构的输入阻抗非常敏感。
四S11提取特性阻抗
对于均匀传输线,输入阻抗和传输线的特性阻抗之间存在如下关系:
其中,Z0表示传输线的特性阻抗,Zin_open表示传输线末端开路时的输入阻抗,Zout_short表示传输线末端短路时的输入阻抗。因此,如果想得到传输线的特性阻抗,可以首先仿真得到开路和短路情况下的S11,然后根据两种情况下的S11分别求得两种情况下的输入阻抗,最后就能计算出传输线的特性阻抗。
这种方法在仅拿到传输线的S参数,但对传输线情况一无所知的情况下尤其有用。开路和短路仿真结构如下图,开路和短路情况下提取S11的参数,计算其特性阻抗。
五S21的含义
S21表示从端口2出来的正弦波和从端口1进入的正弦波的比值。工程中通常把S21称为插入损耗(Insertion Loss)。因此S21表示的时各个频点的正弦信号传输到互连结构末端的情况。任何的互连结构都会使其传输的信号产生损耗。互连结构的损耗主要有以下几种:
1. 电阻性损耗。
2. 介质的极化损耗,通常称为介质损耗。
3. 信号反射引起的损耗。
4. 与邻近传输线发生耦合而导致部分能量传递到邻近传输线。
5. 辐射损耗。
线本身存在电阻,电流流过时会消耗能量并转化为热能,当信号频率升高,电流会趋于走线表面,而走线表面存在许多细小的突起,电流流过这些突起时,阻抗进一步增加。交流电场使得介质中的电偶极子极化方向不断变化,这也需要消耗能量,并转化为热能散发掉了,这就是介质损耗。
互连结构中由于阻抗不连续使得部分能量反射回源端,未能到接收端,使得接收的能量损失,除了阻抗不连续外,如过孔残桩谐振和腔体谐振引起的损失也可归为信号反射损耗。
于相邻传输线之间的耦合产生的串扰,串扰噪声是信号损失并且耦合到邻近线的部分能量。
看完以上内容相信大家对S参数有了初步了解,对于POC电路来说S参数是衡量其信号完整性以及电路可靠性的重要标准。以上内容皆为小编个人观点,如有不同见解,欢迎大家在评论区讨论。
审核编辑:刘清
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原文标题:基于POC电路浅谈S参数?
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