S参数02-S参数中的纹波

S参数中总是存在很多纹波。尤其是回波损耗S11中总是出现,S21的幅度有时也会有波动。

理想传输线阻抗为100,如果两个端口中有一个阳抗和传输线不匹配,信号发生一次反射,此时得到的S参数中不论是S,还是S都没有纹波。

如果两个端口的阻抗都和传输线的阻抗不匹配,信号会在两个端口之间来回反射震荡,S参数中出现明显的纹波。S参数幅度上的波动是由于信号反复的反射叠加而形成的。

实际测试过程中测试端口的阻抗不可能和传输线的阻抗完全匹配,因此测试得到的S参数总是存在幅度上的波动。另外,互连通道内部可能也存在多个阻抗不连续点(过孔、连接器等),在通道内部也会有信号不断的反射震荡,进而形成S参数中的纹波。

下面以该传输线的反射模型为例:

使用ADS仿真该模型的S参数:

由于S参数的波动是由于信号反复的反射叠加而形成的,使用ADS仿真S11端所有反射信号的叠加情况:

根据仿真结果可以看到随着反射次数的增加,信号幅度随之减小,下面将前两次较大的信号放在一起:

可以看到第二次反射信号完全滞后第一个反射信号半个周期,且正好两个信号的波峰叠加使S11达到最大,即下图1G频点的位置

若将信号频率改为2GHz,则反射波1与反射波2相位刚好相差90°,S11幅度值达到最小

故可以得出结论:

当传输线延时=信号周期/4时,S11达到最大值

当传输线延时=信号周期/2时,S11达到最小值

下面图中反应了阻抗不连续程度与S11幅度的关系,可以看得到阻抗不连续的程度越大,S11幅度越大:

下面图中反映了不同传输线长度与S11的关系,可以看到传输线长度越短,S11幅度变化随频率变化就越剧烈:

无损传输线S11与S21:

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