【技术】解析POC电感中的S参数

时间： 2022-10-21 来源：韬略科技EMC公众号

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大家可能对POC电感中的S参数指代的意思是什么，为什么S参数能够评价POC电感的好坏不是很理解，今天韬略科技就为大家介绍一下S参数。

S参数是一种频域模型，在频域的每一个频点都可以通过该频点的S参数来得到入射信号和反射信号之间的一组关系。这种方法不关注网络内部的具体结构，无论网路内部结构是什么，只要网络是线性不变的，就可以当作“黑盒子”处理。不论哪个端口有入射信号进入黑匣子，就能够通过S参数得到这个黑匣子从各个端口散射出来的信号，S参数实际上正是散射参数（Scatter Parameters）的简称。

S11的含义

S11表示端口1出来的正弦信号和端口1进入的正弦信号的比值。通常把他S11称为回拨损耗（Return Loss）。S11反映的是互连结构作为一个整体（黑盒子）的反射情况，这个反射是端口阻抗和“黑盒子”的输入阻抗不匹配而产生的，不同频率下“黑盒子”表现出来的输入阻抗不同，因此反射量也不同，这就是S11所代表的真实信息。S11对于互连结构的输入阻抗非常敏感。

S11提取特性阻抗

对于均匀传输线，输入阻抗和传输线的特性阻抗之间存在如下关系：

其中，Z0表示传输线的特性阻抗，Zin_open表示传输线末端开路时的输入阻抗，Zout_short表示传输线末端短路时的输入阻抗。因此，如果想得到传输线的特性阻抗，可以首先仿真得到开路和短路情况下的S11，然后根据两种情况下的S11分别求得两种情况下的输入阻抗，最后就能计算出传输线的特性阻抗。这种方法在仅拿到传输线的S参数，但对传输线情况一无所知的情况下尤其有用。开路和短路仿真结构如下图，开路和短路情况下提取S11的参数，计算其特性阻抗。

S21的含义

S21表示从端口2出来的正弦波和从端口1进入的正弦波的比值。工程中通常把S21称为插入损耗（Insertion Loss）。因此S21表示的时各个频点的正弦信号传输到互连结构末端的情况。任何的互连结构都会使其传输的信号产生损耗。互连结构的损耗主要有以下几种：

1.电阻性损耗。

2.介质的极化损耗，通常称为介质损耗。

3.信号反射引起的损耗。

4.与邻近传输线发生耦合而导致部分能量传递到邻近传输线。

5.辐射损耗。

线本身存在电阻，电流流过时会消耗能量并转化为热能，当信号频率升高，电流会趋于走线表面，而走线表面存在许多细小的突起，电流流过这些突起时，阻抗进一步增加。交流电场使得介质中的电偶极子极化方向不断变化，这也需要消耗能量，并转化为热能散发掉了，这就是介质损耗。

互连结构中由于阻抗不连续使得部分能量反射回源端，未能到接收端，使得接收的能量损失，除了阻抗不连续外，如过孔残桩谐振和腔体谐振引起的损失也可归为信号反射损耗。

于相邻传输线之间的耦合产生的串扰，串扰噪声是信号损失并且耦合到邻近线的部分能量。

看完以上内容相信大家对S参数有了初步了解，对于POC电路来说S参数是衡量其信号完整性以及电路可靠性的重要标准。

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