S参数

S参数矩阵（也称为S矩阵，或散射参数）表示RF电子电路和组件（图1）的线性特性。它与矢量网络分析仪测得的，并且它描述了反射波的通过振幅和相位以不同的频率变化，并且相对于所述装置的入射波被测设备（DUT）的透射波。

从S参数矩阵，您可以计算诸如增益，丢失，相位延迟，电压驻波比（VSWR）等特性，以及线性网络的其他特征。S参数与众所周知的阻抗（Z）和导纳（Y）矩阵有关。S参数具有更容易测量RF频率的优点，因为测量过程需要有限特征阻抗作为端口终端。

S参数矩阵可以被用于描述与网络端口的任意数量。在下面的描述中，为了简单起见，我们考虑具有两个端口的网络，如图1 A（t）和B（t）的分别表示入射波和反射波，在端口1（通常称为输入端口）和端口2（通常称为输出端口）。的入射波和反射波直接相关的在端口端子的电压和电流，通过以下定义所指示的。特性阻抗Z_0.（通常50Ω）表示用于测量的电路终端。

S参数矩阵的元素是复杂的，可以在a上可视化笛卡尔图就幅度和相位（图2和3）或在极性图方面。这史密斯图表（图4）是S-参数绘图流行的特殊Polar图格式，通常用于输入/输出匹配网络的设计。

采用S参数的优点

S参数是适合于描述的原因有三个高频电路和元件的特点：

• 比Y或Z矩阵更容易测量：其他等效矩阵描述，例如y或z，需要直接测量设备端口处的电流和电压，以及开放和短路终端。在RF和微波频率下，当它到达开放或短路终端时，这些终止条件会引起入射波的完全反射，这可能导致装置不稳定性。此外，很难在大频率范围内保证开放和短路条件。因为通过终止具有有限特性阻抗的设备端口来使用入射和反射波来测量S参数，所以它们不受任何这些问题的影响。
• 易于转换为其他参数：由于S参数与Z参数（电压为输入/输出电流）直接相关，因此通过线性变换和其他线性矩阵（电流到输入/输出电压），以及通过线性变换的其他线性矩阵（T，ABCD，H），它们可以是易于转换，随后在这些其他格式中使用进行电路分析或模拟。
  RF工具箱™提供必要的功能，以便将n端口s参数轻松转换为等效表示。
• 灵活的分析和模拟：S参数通常以称为Thegstone的标准文件格式存储。大多数RF分析工具和模拟器都可以读取和写入TouchStone文件，从而使其成为交换测量和设计信息的便携式文件格式。

S参数的静态频域分析通常用于匹配网络的设计，并且可以与优化例程组合，以在不同要求之间找到权衡（图5）。

S参数还可以用于线性网络与数字信号处理算法以考虑与频率有关的效应，诸如那些在通信链路组合的模拟。

基本S参数概念

如上所述，在S参数矩阵提供的反射波，并且相对于DUT的入射波在每个端口和每个工作频率发送波之间的关系。

例如，对于双端口设备，您可以使用四个表示网络的双向行为作为频率的函数（图6）：

• S11 =输入端口反射
• S12 =反向增益
• S21 =正向增益（线性增益/插入损耗）
• S22 =输出端口反射

根据定义，易于看出，例如，通过将事件波A1施加到端口1来测量S11，并测量相同端口处的反射波B1，而PORT2通过值与值相同的负载阻抗终止。网络的特征阻抗。S11定义为反射波与入射波的比率，并提供输入端口的匹配条件的直接测量（图7）。例如，当S11等于1时，这表示开路;当S11等于-1时，这表示短路;并且S11 = 0表示完美匹配的电路。

在MATLAB和SIMULINK中使用S参数万博1manbetx

RF工具箱rf blockset™提供丰富的功能和对象，使您能够使用过滤器，传输线，放大器，混频器和其他RF组件设计，型号，分析和可视化网络。您可以轻松读写N-Port Touchstone文件 - S参数的标准格式。这使得易于分析RF测量数据并优化使用总数和分布式网络的匹配网络的设计。

例如，RF Toolbox提供了S参数和Z，Y，ABCD，H，G和T网络参数之间转换的典型功能。功能也可用于选择S参数端口和单端转换为共模和差分模式，这些模式通常用于背板的信号完整性分析。

RF Toolbox还提供S参数解除嵌入，级联和可视化的功能，以支持RF测试工程师在典型的任务中。万博1manbetx通过将S参数数据分析任务与测量过程结合，可以自动化，轻松地缩放工作流以测试更广泛的操作场景。

使用RF Toolbox函数RationalFit.，您可以使用等效拉普拉斯传输功能的S参数和一般频域数据，然后可以用于电路分析和时域模拟。这是特别方便的提取RF组件的等效电路表示，信号完整性问题分析，以及匹配网络的设计背板均衡器。

S参数数据的分析和可视化，可以容易地实现自动化和按比例放大以提取关于大量的数据（图8）的统计信息。

与之RF预算分析仪应用程序，可以分析一个发射机的RF预算或增益，功率，噪声指数，和三阶非线性方面的接收器（图9）。

RF系统设计人员通常从规格开始，例如整个系统的增益，噪声系数（NF）和非线性（IP3），并通过RF级联的不同阶段分区这些规格。通常，它们使用复杂的电子表格在不同的操作条件下执行简单的链路分析。RF预算分析仪应用程序提供了具有预算分析框架的系统工程师，包括S参数不匹配，不同阶段的全面可视化，以及MATLAB^®用于以编程方式分析不同方案的界面。

RF Budget Analyzer应用程序使您可以直接导入双端口调制文件来描述线性RF组件。通过信号带宽进行预算分析，占输入和输出不匹配和热噪声。如果Touchstone文件包括测量的点噪声数据，则此数据将用于预算分析。或者，如果S参数数据是被动的，则与设备衰减相关联的热噪声将包括在分析中。

此外，RF预算分析仪应用还提供了自动生成Simulink的能力万博1manbetx^®模型使用RF模块库™（图10）的电路包络仿真技术的链条。所生成的模型和验证测试台可以用于使用调制波形的链行为的仿真和验证，增加干扰信号，和建模不能被容易地分析估计其他缺陷。

在MATLAB和Simuli万博1manbetxnk，你可以模拟整个无线通信通过连接RF发射机和接收机，以基带处理算法（图11）的系统;例如，使用标准兼容的经调制的波形，例如LTE或WiFi。您可以估算误码率（BER）或误差矢量幅度（EVM）方面的系统性能。S参数数据模拟由所述电路包络求解器的时间域，即使用合理的配件或基于卷积的方法。