s参数定义 - 什么是s参数?s参数的含义?s参数定义解析

　　1，具体来说S参数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。

　　2，针对射频和微波应用的综合和分析工具几乎都许诺具有用S参数进行仿真的能力，这其中包括安捷伦公司的ADS（Advanced Design System），ADS被许多射频设计平台所集成。

　　3，在进行需要较高频率的设计时，设计师必须利用参数曲线以及预先计算的散射参数（即S-参数）模型，才能用传输线和器件模型来设计所有物理元件。

　　4，电阻：能量损失（发热）

　　5，电容：静电能量

　　6，电感：电磁能量

　　但在高频微波电路中，由于波长较短，组件的尺寸就无法再视为一个节点，某一瞬间组件上所分布的电压、电流也就不一致了。因此基本的电路理论不再适 用，而必须采用电磁场理论中的反射及传输模式来分析电路。元器件内部电磁波的进行波与反射波的干涉失去了一致性，电压电流比的稳定状态固有特性再也不适 用，取而代之的是“分布参数”的特性阻抗观念，此时的电路被称为分布（Distributed） 电路。分布参数回路元器件所考虑的要素是与电磁波的传送与反射为基础的要素，即：

　1，反射系数

　2，衰减系数

　3，传送的延迟时间

　　S参数在工程测试和理论计算中都得到广泛采用。

　　一般利用各种参数 （H， Y， Z， S） 来对器件进行描述：

　　1、器件的线性模型

　　2、反映器件在不同频率和阻抗端接情况下工作性能

　　3、通过测试来对器件进行建模

　　4、通过计算对器件进行匹配，阻抗变化等处理

　　在某些应用中采用器件参数可通过转换由S参数得到。

　　利用S参的优点如下：

　　1、概念与器件性能指标对应

　　2、方便复杂系统分析

　　3、完整反映被测器件性能

　　4、便于建立器件数学模型

　　5、级连系统的S参数计算

　　6、便于导出 H， Y， 或 Z 等参数

　　7、EDA 设计软件的数据格式

　　S参数可全面直观表示一个器件（系统）的性能指标：

　　对于20dB衰减器，20dB为功率对数表示，转换为相应线性电压表示为：0.1。

　　输入端驻波比1.2，转换为反射系数为0.09。

　　当然S参数应包含相位信息，对于象衰减器这样的互易器件，其S12=S21。

　　微波晶体管是非互易器件，其S参数随频率及工作电平变化很大。 器件的生产厂商应提供各频率范围内及直流偏置条件下S参数数值。

　　图1 S参数的定义

　　下面以二端口器件为例，介绍S参数的数学定义。

　　S参双端口器件的S参数包含四个参数（N端口器件S参数包含N^2个参数）。S参数的定义是基于信号电压比值的参数，所以S参数为矢量。

　　S参数下标注的意义是：第一个数字代表信号输出端口，第二个数字代表信号输入端。Sab：表示被测件端口b到端口a的传输系数。

　　例：被测件输入端为：1端口；输出端：2端口：

　　S11：当被测件输出端接匹配负载时，输入端反射系数；

　　S21：当被测件输出端接匹配负载时，器件 端口1Þ端口2传输系数。

　　图2 S参数的公式

S参数的作用

　　S参数自问世以来已在电路仿真中得到广泛使用。针对射频和微波应用的综合和分析工具几乎都许诺具有用S参数进行仿真的能力，这其中包括安捷伦公司的ADS（Advanced Design System），ADS被许多射频设计平台所集成。

　　在许多仿真器中我们都可以找到S参数模块，设计人员会设置每一个具体S参数的值。这也和S参数的起源一样，同样是因为频率，在较低的频率时，设计师 可以在电路板上安装分立的射频元件，再用阻抗可控的印制线和通孔把它们连接起来。在进行需要较高频率的设计时，设计师必须利用参数曲线以及预先计算的散射 参数（即S-参数）模型，才能用传输线和器件模型来设计所有物理元件。

　　设计师可以通过网络分析仪来实际测量S参数，这样做的好处是可以将器件装配在与将要生产的PCB相 同的PCB上进行测试以得到精确的测量结果。设计师也可以采用元器件厂家提供的S参数进行仿真，据安捷伦EDA部门的一位应用工程师在文章中介绍：“这些 数据通常是在与最终应用环境不同的环境中测得的。这可能在仿真中引入误差”他举例：“当电容器安装在不同类型的印制电路板时，电容器会因为安装焊盘和电路 板材料（如厚度、介电常数等）而存在不同的谐振频率。固态器件也会遇到类似问题（如 LNA 应用中的晶体管）。为避免这些问题，最好应该在实验室中测量S参数。但无论如何，为了进行射频系统仿真，就无法回避使用S参数模型，无论这些数据是来自设计师的亲自测量还是直接从元器件厂家获得，这是由高频电子电路的特性所决定了的。