参数

S参数矩阵（也称为S矩阵或散射参数）表示RF电子电路和部件的线性特性（图1）。它通过矢量网络分析仪测量，并且描述了通过不同频率的幅度和相位来描述反射波和透射波的变化相对于被测器件的入射波（DUT）。

从S参数矩阵，可以计算诸如增益，损失，相位延迟，电压驻波比（VSWR），和线性网络的其他特性的特性。S参数相关的众所周知的阻抗（Z）和导纳（Y）矩阵。S参数具有更易于在RF频率，因为在测量过程中需要有限的特征阻抗为端口终止测量的优点。

S参数矩阵可用于描述具有任意数量的端口的网络。在以下描述中，为简单起见，我们考虑具有两个端口的网络，如图1所示。（t）和b（t）分别代表入射和反射波，在端口1（通常被称为输入端口）和港口2（通常被称为输出端口）。入射和反射波与端口终端的电压和电流直接相关，如下面的定义所示。特征阻抗z₀（通常为50Ω）表示用于测量的电路终止。

s参数矩阵的元素是复数的，并且可以在a上显示出来笛卡尔积在幅度和相位（图2和3）的形式，或者在极坐标图。这史密斯圆图（图4）是一种特殊的极坐标图格式流行S参数绘图和经常用于输入/输出匹配网络的设计。

使用S参数的好处

S参数适用于描述高频电路和组件特性，有三个原因：

• 更容易比Y或Z的矩阵测量：其他等效矩阵描述，如Y或Z，需要直接测量电流和电压，以及设备端口的开路和短路端子。在射频和微波频率下，这些终止条件导致入射波在到达开路或短路终止时完全反射，这可能导致器件不稳定。而且，在大频率范围内很难保证开路和短路状态。因为s参数是用入射波和反射波测量的，通过有限的特性阻抗终止设备端口，所以它们不受这些问题的影响。
• 易于转换为其他参数：由于s参数通过线性变换与z参数(电压到输入/输出电流)、y参数(电流到输入/输出电压)和其他线性矩阵(T、ABCD、H)直接相关，因此可以很容易地将它们转换为其他格式，用于电路分析或仿真。
  rf toolbox™提供了必要的功能来容易地转换N端口S参数成等价表示。
• 灵活的分析和仿真：s参数通常存储在一种称为Touchstone的标准文件格式中。大多数RF分析工具和模拟器可以读写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。

的S参数静态频域分析通常用于匹配网络的设计，并且可以与优化程序被组合以找到不同的要求之间的折衷（图5）。

S参数还可用于模拟线性网络与数字信号处理算法组合，以解释用于频率相关的效果，例如通信链路中的效果。

基本S参数概念

如上所述，S参数矩阵提供了相对于每个端口处的DUT的入射波和每个工作频率之间的反射波和发送波之间的关系。

例如，对于双端口设备，你有四个表示网络作为频率的函数（图6）的双向行为S参数：

• 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

从定义,很容易看到S11,例如,通过测量入射波a1端口1,同时测量反射波b1端口,端口2是终止的负载阻抗相同的价值网络的特性阻抗。S11被定义为反射波与入射波的比值，并提供了输入端口匹配条件的直接度量(图7)。例如，当S11等于1时，表示开路;当S11 = -1时，表示短路;和S11 = 0表示一个完美匹配的电路。

在MATLAB和Simulink使用S参数金宝app

rf toolbox和射频Blockset™提供了丰富的功能和对象，使您能够设计，建模，分析和使用过滤器，传输线，放大器，混频器和其它RF部件可视化网络。您可以轻松地读取和写入N端口Touchstone文件的-的S参数标准格式。这使得容易分析RF测量数据和优化使用集总和分布式网络的匹配网络的设计。

例如，RF工具箱提供了S参数和Z，Y，ABCD，H，G和T的网络参数之间的转换的典型功能。功能也可用于选择的S参数端口和单端转换到共模和差模，其经常被用于背板的信号完整性分析。

RF工具箱还提供s参数去嵌入、级联和可视化功能，以支持RF测试工程师的典型任务。金宝app通过将s参数数据分析任务与测量过程相结合，工作流可以实现自动化，并易于扩展，以测试更广泛的操作场景。

使用RF工具箱功能rationalfit，可以适合的S参数与一般的频域数据具有等同拉普拉斯传递函数，其然后可以被用于电路分析和时域仿真。这是特别方便提取射频元件的等效电路表示，信号完整性问题的分析，以及匹配网络的设计背板均衡器。

S参数的数据分析和可视化可以很容易地自动化和缩放，以提取大量数据的统计信息（图8）。

与之RF预算分析应用程序，您可以在增益，电源，噪声系数和三阶非线性方面分析发射机或接收器的RF预算（图9）。

RF系统设计者通常与规格，例如整个系统的增益，噪声指数（NF），和非线性（IP3）开始，并且在RF级联的不同阶段划分这些规范。通常情况下，他们使用了复杂的电子表格，以便在不同工作条件下进行简单的链接分析。射频预算分析应用程序提供了系统工程师与预算分析的框架，包括S参数不匹配，在不同阶段的综合可视化和MATLAB^®接口以编程分析不同的方案。

RF Budget Analyzer应用程序允许您直接导入双端口Touchstone文件，以描述线性RF组件。预算分析是在信号带宽，考虑输入和输出不匹配和热噪声。如果Touchstone文件包含测量的点噪声数据，则该数据将用于预算分析。另外，如果s参数数据是被动的，则与设备衰减相关的热噪声将包括在分析中。

此外，RF预算分析仪应用程序还提供了自动生成的Simulink的能力金宝app^®使用RF BlockSet™的电路包络模拟技术的链式模型（图10）。所生成的模型和验证测试台可以用于使用调制波形，添加干扰信号和建模不能容易被分析估计的其他缺陷的链行为的模拟和验证。

在Matlab和Simuli金宝appnk中，您可以模拟整个无线通信通过将RF发射器和接收器连接到基带处理算法来（图11）;例如，使用符合标准的调制波形，例如LTE或WiFi。您可以根据误码率（BER）或错误矢量幅度（EVM）来估计系统性能。S-参数数据在电路包络求解器中模拟了时域，使用了合理的拟合或基于卷积的方法。