能表示网络性能的参数这么多，为啥我们都钟情于S参数呢？

我一直觉得，了解了S参数，就算半只脚踏入了射频的门。

但是，表征网络性能的参数有多种，比如说H参数，Y参数，还有Z参数。

为啥，我们现在用的最多，最熟悉的，还是S参数呢？

射频工程师，什么仪器用的最多，毫无质疑，应该是矢网。

矢网，就是矢量网络分析仪，其基本功能，就是测量器件的S参数。

放大器，滤波器，衰减器，天线等，这些器件的性能的表征，都是用S参数。

但是为什么呢？

一个两端口网络的H参数，Y参数和Z参数的表达式，如下图所示。

仔细观察一下，上面的三种表达式，可以发现，其变量都是总电压或者总电流，而H参数，Y参数，Z参数，则是连接这些变量的数。

以H参数为例，如果想要得到h11，则需要把V2置为0，即输出短路；想要得到h12，则需要把I1置为0，即输入开路。

这开路和短路，在低频的时候，很容易获得，但是到高频的时候，想要获得理想的短路和开路负载，就显得没那么容易。

而且，在微波频率处，测量端口处总电流和总电压，很难实现。

还有一点，比如放大器这些有源电路，当负载短路或开路时，说不定就自激了。

所以，在微波频率处，想要以总电流或者总电压来表征的参数来衡量器件的性能，显得不切实际。

需要一种新的表征方法，可以不受上述条件的约束。

那是什么呢？

射频工程师，应该会很熟悉传输线；在射频或者微波频率时，使用的传输线的特征阻抗通常为50ohm。

如下图所示，在传输线的左侧，有一个源，而源的一部分功率会通过传输线传送给负载。波碰到负载时，又会反射回来一部分。

传输线上的某点处无限小的长度，可以等效为R,L,G和C组成的集总电路，如下图所示。

在传输线上某点处，其总电压的值，是该点处入射电压和反射电压的和；而总电流，则是输入电压与输出电压的差除以传输线的特征阻抗。如下图所示。

现在在传输线中插入一个二端口网络。

如下图所示。

同上面传输线上总电流和总电压的表达式类似，A点和B点处的总电流和总电压为:

已经知道H参数的表达式，把上式中的总电压和总电流代入H参数表达式中，即可得到以E11和E12为变量，Er2和Er1为结果的表达式。而f11,f12,f21,f22则是连接上面量的常数。

假设，把上面等式的左右两边，都除以sqrt(Z0)，并进行下图所示的定义。可以发现，如果把下面的等式平方，就可以得到功率。

于是，可以得到：

即S参数。

所以，S参数不需要测量总电流和总电压，而且这种测量，在射频以及微波频率，是很难实现的；它只需要测量输入波的功率和输出波的功率，即可以得到。

而且，随着网络分析仪的出现，S参数就开始普遍被用于微波以及射频器件性能的表征。

审核编辑：汤梓红