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TDR和S参数之间

S参数简述

S参数究竟是什么?

S参数,也就是散射参数,S代表了Scatter, 直接翻译是“分散”的意思,在电路中代表频域特性观察,与Z参数(Impedance parameter)一样(还有Y参数,代表阻抗的倒数1/Z),属于多端口网络系统的参数.是微波传输中的一个重要参数。S12为反向传输系数,也就是隔离。S21为正向传输系数,也就是增益。S11为输入反射系数,也就是输入回波损耗,S22为输出反射系数,也就是输出回波损耗。

高频S参数包括以下项目:Impedance,Intra-Pair skew,Inter-Pair skew,Attenuation(Insertion Loss),Return Loss,Eye Diagram,EMI,ESD等等 ,传输线是一个分布参数系统,它的每一段都具有分布电容、电感和电阻,传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示 ,如果和我一样在学校是电子专业应该非常清楚这些参数的相互影响,它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的,分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数,给定某一种传输线,这些参数的值也就确定了,这些参数反映着传输线的内在因素,它们的存在决定着传输线的一系列重要特性, 一个传输线的微分线段可以用等效电路描述,在实际的生产管理中,其实没必要将过程和算法进行细分和核算,最重要的是如何读懂参数之间的影响和参数不良的原因即可,更深的分析让专家型或者学者型的工程研发去干就可以,当然有兴趣可以更多的去研读分析.



目前线缆的主要电气性能测试项目

S11和S21是最常使用的两个参数,S11表示在port1的反射损耗(return loss),值越接近0越好(越低越好,一般-25~-40dB),表示传输路径中反射(reflection)越小,也称为输入反射系数(Input Reflection Coefficient),如S11为-25dB,则算出来的Vreflection约为输入信号的6.3%,如S11为-10dB,则Vreflection约为输入信号的30%,S21表示信号从port1传递到port 2 过程中的插入损耗(insertion loss),值越接近1越好(0dB),表示传递过程损失(loss)越小,S21=-3dB意味着,约70%的输入信号传递到了输出端.

S参数和TDR的关系

目前能够供应GHz级阻抗域测试测量仪器的公司亦为数不多,特别是矢量网络分析仪(VNA)只有是德科技、罗德与施瓦茨、安立四十一所等几家公司生产,之前专门分享了几篇相关文章,今天我们提到的TDR其实是SI里面很基础的知识。可惜的是以前我只知道TDR可以在时域上看出哪里阻抗不连续,然后有目的的去调整设计,一些经验和分享之前都写过,比如TDR部分的,什么是TDR?TDR测试简述!,TDR测试项目解说,基于TDR的阻抗,差分测试(上集),TDR详述完整篇(下),然后S参数的分析也主要基于TDR的测试参数,学会了看TDR,就可以有针对性地解决S11很大的问题了,其实TDR和S参数之间,是有换算的关系的。不过仍然非常不直观就是了,S参数(S参数简述及实战解读)是模型的频域响应,TDR是模型的时域响应。当我们画S参数时,实际上相当于给模型输入了无数个不同频率的正弦波。有了模型对于所有正弦信号的响应值之后,进行傅里叶反变换,就能得到时域上的冲激函数。当S参数的频带接近无穷大,冲激函数接近一个脉冲。当S参数的频带变窄时,冲激函数的宽度变大。把冲激函数积分,即可得到阶跃的TDR信号。所以当S参数的最大频率非常高时,体现在时域就成了非常陡峭的上升沿。而高速数字信号,跟RF信号不同,不光涉及到很高的频率,而且频带范围宽广。特别是在高速线缆部分对于不同频率的信号的衰减是不同的因此在分析高速信号的传输系统时,需要从频域的角度分析,才能看出来设计的Cable结构对于高速信号整体会产生什么样的影响。

时域的高速信号 vs 频域的高速信号

上面说的时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系;频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。一般来说,时域的表示较为形象与直观,频域分析则更为简练,剖析问题更为深刻和方便。信号分析的趋势是从时域向频域发展。然而,它们是互相联系,缺一不可,相辅相成的,如果你想更深入的了解TDR和S参数,大家可以找是德科技的工程师做更深入了解,它们是GHz级阻抗域测试测量仪器里面绝对的霸主,相当专业。(转自线缆行业朋友分享圈)



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