За 3 минуты вы разберетесь в (S)-параметрах
2026-06-11
«S», полное название — Scatter, в прямом переводе означает «рассеяние, рассеивание».
В области высокочастотных схем он в основном используется для анализа характеристик в частотной области. По аналогии с Z-параметром (параметр импеданса) и Y-параметром (параметр проводимости, равный обратному значению импеданса, 1/Z),
Параметры S являются основными показателями, используемыми для описания характеристик передачи сигналов в многопортовых сетях.
Чтобы просто понять, что такое S-параметры, нужно обратить внимание на два основных момента: может ли сигнал беспрепятственно поступать, стабильно передаваться и нормально выводиться.
S11 (потери на отражение)
Это как когда курьер стучит в дверь, и насколько широко открывается дверь.
В соответствующей схеме это соотношение между падающим и отраженным сигналами, которое отражает степень отражения на порте.
S21 (потери на входе)
«Например, количество посылок, доставленных в целости и сохранности после того, как курьер вошёл в дом».
В соответствующей схеме это величина потерь сигнала при его передаче через элементы, которая отражает эффективность передачи сигнала.
Типичные объекты тестирования
Широко применяются в различных радиочастотных и высокоскоростных устройствах: антеннах, фильтрах, усилителях мощности и т. д.
При ежедневной проверке характеристик излучения Wi-Fi-антенн, эффективности фильтрации сигнала и качества передачи сигнала в усилительных модулях используются тесты S-параметров
Критерии оценки основных параметров
S11: чем меньше значение, тем лучше; идеальный отраслевой стандарт — <-10 дБ. Чем ниже значение, тем меньше отражение сигнала и тем лучше согласованность порта;
S21: чем больше значение, тем лучше. На примере фильтра: в полосе пропускания должно соблюдаться условие >-3 дБ, что обеспечивает передачу сигнала с низкими потерями.
Важные моменты
Перед тестированием обязательно необходимо провести точную калибровку прибора.
Точно так же, как курьер чистит обувь и носки перед входом в дом, чтобы не занести посторонние предметы и избежать ошибок, калибровка приборов позволяет максимально снизить погрешности измерений и обеспечить точность и надежность данных.
Серия S-параметров
S11 обозначает коэффициент обратного отражения (return loss) на порту 1; чем ближе значение к 0, тем лучше (чем ниже, тем лучше; обычно от -25 до -40 дБ),
Обозначает, что отражение (reflection) в тракте передачи тем меньше; этот показатель также называется коэффициентом входного отражения (Input Reflection Coefficient). Например, если S11 равен -25 дБ,
Тогда рассчитанное значение Vreflection составит примерно 6,3 % от входного сигнала; если S11 равно -10 дБ, то Vreflection составит примерно 30 % от входного сигнала.
S21 обозначает вносимые потери (insertion loss) при прохождении сигнала от порта 1 к порту 2; чем ближе значение к 1, тем лучше (0 дБ),
Это означает, что потери при передаче (loss) тем меньше. Значение S21 = -3 дБ означает, что на выход поступает примерно 70 % входного сигнала.
S11 и S21 — два наиболее часто используемых параметра. Помимо них, существуют ещё S22 и S12. Их определения приведены ниже
S22 — это коэффициент обратного затухания, измеренный со стороны порта 2; это то же самое, что и S11, только с другим портом,
S12 обозначает потери на вставке, измеренные со стороны порта 2, и равны S21.
На этом, казалось бы, можно было бы закончить, однако остались ещё модели S31 и S41, о которых мы нечасто упоминаем.
«S31 и S41 обозначают коэффициенты отражения при возникновении перекрестных помех между двумя линиями передачи».
S31 обозначает ближнюю перекрестную помеху (NEXT, near end cross talk), а S41 — дальнюю перекрестную помеху (FEXT, far end cross talk).
Принцип возникновения перекрестных помех
О том, что о S31 и S41 нечасто упоминают, объясняется главным образом тем, что между односторонними сигналами обычно требуется максимально уменьшить перекрестные помехи, и на платах, соответствующих проектным нормам,
Параметры S31 и S41 практически не влияют на качество сигнала, а для дифференциальных сигналов используются специальные S-параметры, описывающие соотношение между портами 1 и 3,
Рассматриваем его как дифференциальный порт 1, а порты 2 и 4 — как дифференциальный порт 2.
Принцип возникновения перекрестных помех
SDD — обозначает взаимосвязь между входным сигналом (Stimulus) и откликом (Response) в дифференциальном режиме.
SCC — характеризует взаимосвязь между входом и обратной связью в режиме общей линии.
SCD — показатель, характеризующий соотношение между дифференциальным сигналом и обратной связью по выходу в общем режиме.
SDC — характеризует соотношение между сигналом общего уровня и дифференциальным выходом.
Как показано на рисунке выше, SDD11 означает потери на отражение дифференциального сигнала при дифференциальном возбуждении на дифференциальном порте port1.
SDC21 означает вносимые потери в сигнале общего уровня, наблюдаемые на дифференциальном порте port1 при дифференциальном возбуждении.
Однако при проведении реальных измерений, если имеющийся в наличии сетевой анализатор ENA оснащён только двумя физическими портами, как тогда измерить S-параметры дифференциальной пары (4 физических порта)?
Фактически это можно определить, измерив S-параметры между любыми двумя из этих четырёх портов, а затем выполнив соответствующие вычисления,
Мы используем S-параметры для измерения следующих параметров: измерения отражения, а именно S11, S22, S33 и S44,
Он позволяет измерить наши показатели затухания эхо-сигнала, коэффициент стоячей волны (SWR), коэффициент отражения и импеданс.
Далее мы проводим измерения передачи, которые позволяют проверить наши показатели вносимых потерь, коэффициента передачи, коэффициента усиления и задержки.
Далее мы рассмотрим S-параметры на примере тестирования нашего двухпортового устройства с портами 1 и 2.
На рисунке ниже представлена типичная тестовая модель двухпортового устройства.
Кроме того, я добавлю ещё один важный момент, чтобы вам стало понятнее, как появились модели S11 и S21.
DUT, о котором мы часто говорим, — это наш тестируемый объект.
Здесь следует обратить внимание на несколько сигналов: a1 и a2 — входные сигналы, b1 и b2 — проходящие и отраженные сигналы.
В частности, при подаче возбуждающего сигнала на первый порт a1 является входным сигналом, b1 — отраженным сигналом, а b2 — проходящим сигналом; если же возбуждающий сигнал подается на второй порт, то a2 является входным сигналом, b2 — отраженным сигналом, а b1 становится проходящим сигналом.
«При расчете S11 и S21 мы руководствуемся одним основным принципом: в качестве эталона берется входной сигнал, полученный в данный момент времени, а затем вычисляется отношение отраженного или проходящего сигнала к этому входному сигналу, что позволяет определить значения S11 или S21».
Запомните эту логику, и вам будет гораздо проще понять принципы работы теста в дальнейшем.
Измерение коэффициента отражения (S11/S22...)
Потери на отражение | Коэффициент стоячей волны (SWR) | Коэффициент отражения | Импеданс
Измерение передачи (S21/S12...)
Потери на входе | Коэффициент передачи | Коэффициент усиления | Задержка
Те, кто обсуждает высокочастотные параметры, встречаются на каждом шагу, и все в общих чертах знакомы с этой темой,
Но истинная разница заключается в том, удастся ли усвоить знания и опыт, применить их на практике и реально решить проблемы на месте».
Если вы хотите узнать больше о кабелях, отсканируйте QR-код ниже
Генеральный директор, руководитель инженерного отдела — WeChat
