由于前段時間一直處于中等偏忙的狀態,直到最近才有機會在這里再露露面哈。說說到了S參數,大家會不會有一種感覺,覺得頻域這玩意并沒有時域那么直觀呢?舉一個簡單的資料,我們做一些并行信號的仿真或者測試,例如很常見的DDR信號,大家會去關注頻域S參數嗎?無非就是看波形,眼圖,有問題呢就考慮下端接電阻,調下ODT(其實也算是端接電阻,只是放在內部而已)等等,為什么不關注頻域的S參數呢?原因可能有幾個,首先判斷好壞的標準都是時域的電平標準,沒涉及到頻域,另外是像這種一拖多的拓撲,S參數的確看得會很亂而且意義不明確,另外也有人會覺得像并行信號1-2GHz看S參數都差異不大。正好最近本人對S參數有一些的積累和研究,所以也希望在這個話題和大家多多互動和討論,讓大家都得到一些啟發。
首先我們S參數是怎么得到的?大家會說,仿真和測試都可以得到啊。測試S參數我們常用VNA(網絡分析儀),如果問大家VNA測試得到S參數的原理,大家知道嗎??
看上面這個比較原理性的圖大家可能還是不懂,如果是下圖呢?會不會得到一點啟發?
這里涉及到了入射,反射和傳輸的信號,它們之間的比值就是得到反射和傳輸系數,這里看下面這個例子大家就清楚了。
因此當我們看到一個鏈路的損耗時,其實我們可以用時域的方式去推導它。
假設我們分別發送1GHz、3GHz、5GHz的正弦波,幅度為峰峰值2V,那么會得到傳輸前后的波形如下,我們看到不同頻率下的正弦波傳輸的波形幅度是不相同的。
如果發送的不同頻率正弦波更多之后,我們會得到下面的入射傳輸波形:
然后我們用傳輸的波形比上入射的波形,就能到不同頻率正弦波的比值,幅度和dB表征分別如下:
然后我們就會發現,比完之后的Y1就是鏈路的損耗了。
那回損呢?稍微復雜一點,我們用一個不匹配的結構來分析,如下:
根據VNA原理,回損應該是反射波形和入射波形的比值,那會是S11=VIN/0.5*V1(結果如下圖)嗎??顯然不是。
為什么不是這個公式呢?因為VIN并不是單純的反射波形,它是入射和反射的疊加,因此真正的反射Vreflect=VIN-0.5*V1,所以S11=VIN-0.5*V1/0.5*V1,結果就正確了。
我們之所以用不同頻率的正弦波來發送來去反射和傳輸的波形,是因為正弦波頻譜比較單一,1GHz的正弦波基本上所有能量都是1GHz,10GHz也基本只有10GHz的能量,所以我們認為這樣就可以很清晰的分離出不同頻點的能量比值,不受其他頻點的干擾,VNA就是這樣的原理。
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