s参数——精选推荐

s参数
什么是s参数
微波⽹络法⼴泛运⽤于微波系统的分析，是⼀种等效电路法，在分析场分布的基础上，⽤路的⽅法将微波元件等效为电抗或电阻器件，将实际的导波传输系统等效为传输线，从⽽将实际的微波系统简化为微波⽹络，把场的问题转化为路的问题来解决。

微波⽹络理论在低频⽹络理论的基础上发展起来，低频电路分析是微波电路分析的⼀个特殊情况。

微波系统主要研究信号和能量两⼤问题：信号问题主要是研究幅频和相频特性；能量问题主要是研究能量如何有效地传输。

微波系统是分布参数电路，必须采⽤场分析法，但场分析法过于复杂，因此需要⼀种简化的分析⽅法。

⼀般地，对于⼀个⽹络有Y、Z和S参数可⽤来测量和分析，Y称导纳参数，Z
称为阻抗参数，S称为散射参数；前两个参数主要⽤于集总电路，Z和Y参数对于集中参数电路分析⾮常有效，各参数可以很⽅便的测试；但是在微波系统中，由于确定⾮TEM波电压、电流的困难性，⽽且在微波频率测量电压和电流也存在实际困难。

因此，在处理⾼频⽹络时，等效电压和电流以及有关的阻抗和导纳参数变得较抽象。

与直接测量⼊射、反射及传输波概念更加⼀致的表⽰是散射参数，即S参数矩阵，它更适合于分布参数电路。

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。

同N端⼝⽹络的阻抗和导纳矩阵那样，⽤散射矩阵亦能对N端⼝⽹络进⾏完善的描述。

阻抗和导纳矩阵反映了端⼝的总电压和电流的关系，⽽散射矩阵是反映端⼝的⼊射电压波和反射电压波的关系。

散射参量可以直接⽤⽹络分析仪测量得到，可以⽤⽹络分析技术来计算。

只要知道⽹络的散射参量，就可以将它变换成其它矩阵参量。

下⾯以⼆端⼝⽹络为例说明各个S参数的含义，如图所⽰。

⼆端⼝⽹络有四个S 参数，Sij代表的意思是能量从j⼝注⼊，在i⼝测得的能量，
如S11定义为从 Port1⼝反射的能量与输⼊能量⽐值的平⽅根，也经常被简化为等效反射电压和等效⼊射电压的⽐值，
各参数的物理含义和特殊⽹络的特性如下：
S11：端⼝2匹配时，端⼝1的反射系数；
S22：端⼝1匹配时，端⼝2的反射系数；
S12：端⼝1匹配时，端⼝2到端⼝1的反向传输系数；
S21：端⼝2匹配时，端⼝1到端⼝2的正向传输系数；
对于互易⽹络，有：S12＝S21；
对于对称⽹络，有：S11＝S22 对于⽆耗⽹络，有：（S11）2＋（S12）2＝1 ；
S21表⽰插⼊损耗，也就是有多少能量被传输到⽬的端（Port2）了，这个值越⼤越好，理想值是1，即0dB，S21越⼤传输的效率越⾼，⼀般建议S21>0.7，即－3dB。

我们经常⽤到的单根传输线，或⼀个过孔，就可以等效成⼀个⼆端⼝⽹络，⼀端接输⼊信号，另⼀端接输出信号，如果以Port1作为信号的输⼊端⼝， Port2
作为信号的输出端⼝，那么S11表⽰的就是回波损耗，即有多少能量被反射回源端（Port1），这个值越⼩越好，⼀般建议
S11< 0.1，即－20dB，
ADS中⼏种常⽤的数据⽂件及其引⽤仿真
1、.SnP⽂件：
线性S参数⽂件(也可以是G-, H-, Y-, and Z-参数)，n可以是1～99之间的数。

当n＝2时，即两端⼝器件时，可以包含噪声参
数。

⽣成.SnP⽂件有两种⽅式，⼀种是⾃⼰⼿动编辑⽂本⽂件，⼀种是从现有数据（可以是AD S仿真得到的数据，也可以是⽹络分析仪等仪器测试得到的数据）导出⽣成。

（1）⼿动编辑
⽤记事本把⼚家提供的datasheet中的S参数按照规定的格式写⼊，保存为.SnP⽂件，然后⽤Data Items中的SnP模块引⽤该⽂件，即可把该模块作为⼀个S参数模型进⾏电路级、系统级的仿真。

格式的规定如下：
！开头的语句作为注释语句的前缀，这些语句仔程序运⾏时将被忽略
⽂件的开头要说明语句的定义格式，内容包括频率单位、参数类型、数据格式和归⼀化电阻值，⽤＃号做前导：
For .s1p files: # [HZ/KHZ/MHZ/GHZ] [S/Y/Z] [MA/DB/RI] [R n]
For .s2p files: # [HZ/KHZ/MHZ/GHZ] [S/Y/Z/G/H] [MA/DB/RI] [R n]
For .s3p/.s4p files: # [HZ/KHZ/MHZ/GHZ] [S] [MA/DB/RI] [R n]
例如：# GHZ S MA R 50
1-port Component，Magnitude-Angle format:
(Columns: f Mag Ang)
f |S11|
2-port Component，Magnitude-Angle format:
f |S11|
加⼊噪声参数的格式是：
x1 x2 x3 x4 x5
x1 = 频率单位
x2 = 最⼩噪声系数（dB）
x3 = 实现最⼩噪声系数的源反射系数(MA)
x4 = 反射系数的相位（⾓度）(MA)
x5 = 归⼀化噪声电阻
例如：! NOISE PARAMETERS
4 .7 .64 69 .38
18 2.7 .46 -33 .40
（2）导出数据⽣成：
⽤HP-IB控件的“write”命令。

以下三种⽂件的引⽤仿真控件都是在System－Data Models中。

2、.S2D⽂件：
⼩信号/⼤信号S参数⽂件，是采⽤了MDIF格式的系统⽣成的S参数⽂件。

可以描述⼩信号数据，噪声数据，⾮线性数据和互调数据；也可以把⾮线性描述为驱动功率的或者是三阶交调截点、1db增益压缩点、饱和功率、饱和时增益压缩⼏个参数的综合表⽰的函数。

3、.P2D⽂件：
和.S2D⽂件⼀样，P2D⽂件也是采⽤了MDIF格式的系统⽣成的S参数⽂件，但是它是⼤信号S参数⽂件。

该⽂件可以由P2D 仿真器产⽣，在LSSP仿真⾯板中，所以，它产⽣的是和功率有关的⼤信号S参数。

该⽂件经过AMPP2D模型引⽤后可以进⾏系统级的仿真。

4、.IMT⽂件：
⽤于分析混频器的谐波，是⽤户定义的混频互调产物的表，⽤MIXERIMT2模块应⽤
进⾏电路仿真。

滤波电路中，当输⼊信号的幅度不变，频率在超过⼀定范围时输出信号的质量会发⽣很⼤变化，这时的频率就是转折频率。