【往期回顾】神奇的S参数：这条线是如何描述信号的？

• 2023-08-24 12:13:06 来源：面包芯语

S参数是SI工程师解决问题的重要工具，对于一个有经验的SI工程师来说，从一个S参数中可以看出通道中几乎所有的特性（阻抗不匹配、stub、损耗、串扰等等），并且针对该特性对通道提出相应的优化方案。

可是对于许多硬件工程师来说，看到S参数的感受就不是这样的了。“我这么高的信号速率，这么大的系统，最后你就给了我两条线然后告诉我这个通道pass还是fail，坑爹呢！”

到底是不是坑爹，让我们来看看一条简单的线时如何描述我们的信号的。

(资料图)

假设我们的通道是就是一根传输线，这条传输线有两个端口，分别是端口1与端口2，通常我们看到的S参数是一个这样的图：

这是一条S12插损曲线，他的横轴是频率，单位是XHz；纵轴是常数，代表的是两个电压之间比值，是没有单位的。端口2输入幅值为B的信号，在端口1会接收到幅值为A的信号，则S21的纵轴就是A/B。

左右两边两幅图代表的是同一个东西，右边是直接给出了A/B等于多少，而左边是用dB来表示比例。由于是幅值的比，所以dB=20lg（A/B）。大家可以算一下看看左右两边是否是同一个东西，这里有几个参考值，-1dB≈90%，-3dB≈70%。

还是用我们的在反射详解中使用的那个由1GHz、3GHz、5GHz正弦波叠加而成的信号作为例子：

当一个这样的信号经过上方演示的通道之后会变成什么样子呢？

变成了这个样子：

我们将发送端波形与接收端波形同时做傅里叶变换，变成频域曲线之后，如下图：

可以看到，1GHz的频域分量变成了0.608/0.641≈0.95，3GHz的频域分量变成了0.194/0.214≈0.91，5GHz的频域分量变成了0.111/0.124≈0.89。

再对应我们通道的S参数看一下：

可以看到，每个频域分量的衰减基本上与S参数是对应的。不是完全相等的原因是因为我们信号上有多重反射的存在，而在S参数提取时，是将反射给剔除掉了。

0101码型的频域分量只存在基频与倍频上，而随机码的频域分量则存在于全频段中。

S参数这一条直线上的每一个点，对应的其实就是该频率的正弦波通过这个通道之后的衰减程度。

从下面这张图中我们可以更明显的看出：

红色是某发送端信号的频谱，蓝色曲线是通道的插损，蓝色频谱是接收端的频谱，可以看到各个频段的衰减比例跟插损是一一对应的。而在有源眼图中，发送端红色的理想眼图经过一个如此差的通道后变成了三个眼睛的怪物。

在链路中，输出芯片符合输出的要求，接收芯片符合接收的要求，那我们就可以通过规定通道对于输出信号各个频点的衰减（也就是S参数）来确定通道是否符合要求。

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