揭开网络分析仪中的S参数的“神秘面纱”

现代网络分析仪已广泛在研究，生产中大量运用，网络分析仪被广泛地使用于分析各种不一样部件，材料，电路，设备和系统。无论是在研究阶段为了优化模拟电路的规划，还是为了调试检测电子元器件，矢量网络分析仪都成为一种不可缺少的测量仪器。

网络是一个被高频率运用的术语，有很多种现代的定义。就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提升功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，而另一部分被传输。下面一起学习探讨一下网络分析仪中的S参数具体是什么？

今天的主角“S参数”就正式登场了。在仿真中我们一般都用S参数来代表无源网络。S参数也被称为散射参数，适用于分布参数电路。

下图非常形象的表示信号的走向。A1是入射的信号，B1是反射的信号，B2是传输的信号。S参数就是建立在这些信号能量关系基础上的网络参数。

S参数可以用网络分析仪测量到，并用网络分析技术计算。

常用的表达式是Sij：意思表达为能量从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的能量的比值的平方根，也经常被简化为等效反射电压与等效入射电压的比值。

现在我们想象把网络看成一个“黑盒子”，现在只关心端口能量的数值。

以一个二端口的例子来分析S参数的含义：

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

我们常用的是S11和S21，他们分别表达的意思是：

对于2端口网络Port1输入信号，Port2输出信号，则有：

S11表示回波损耗，即有多少能量返回了Port1，当然越小越好，即能量很少反射回来，一般S11<0.1(-20dB)。

S21表示插入损耗，即有多少能量传输到Port2，当然越大越好，最大是1，即能量全部传输到port2，没有损耗。一般S21>0.7(-3dB)。

所以，对我们实际工程应用中，S11和S21是两个比较重要的参数，这两个参数可以表征网络的性能。通常我们S参数的幅度习惯用DB表示。

在实践中，我们经常用到的单根传输线或一个过孔，它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，所以如果以Port1作为信号的输入端口，Port2作为信号的输出端口，那么S11表示的就是这条传输线的回波损耗了。