S参数的应用|从S参数看通道阻抗匹配 | 理解插入损耗

本文介绍了S参数在信号完整性分析中的应用,重点讨论如何通过S参数评估通道阻抗匹配程度和理解插入损耗。S11或S22参数反映了能量反射,阻抗匹配越好,回波损耗越小。插入损耗则表示信号经过通道后的电压衰减,频率越高,损耗越大。对于数字信号,通道影响主要体现在上升沿变缓,而非简单的幅度损失。

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S参数的全称为Scatter 参数,即散射参数。S参数描述了传输通道的频域特性,在进行串行链路SI分析的时候,获得通道的准确S参数是一个很重要的环节,通过S参数,我们能看到传输通道的几乎全部特性。信号完整性关注的大部分问题,例如信号的反射,串扰,损耗,都可以从S参数中找到有用的信息。网上有很多介绍S参数基本概念的资料,我在这里就不多浪费笔墨了,这篇文章我只是从实际应用的角度来讨论下S参数。

问题1:怎样从S参数中看出通道的阻抗匹配程度?

这里的匹配指的是端口阻抗与传输线阻抗之间的匹配,因为常规单根线的阻抗一般控50ohm,差分线的阻抗控制为100ohm,所以我们在提取通道S参数的时候,习惯将端口阻抗设置为单根50ohm,差分100ohm。

由S参数的定义,回波损耗S11或者S22表示能量的反射情况,下面我们来看看,当端口阻抗被定义为50ohm,传输线阻抗变化时,回波损耗的变化。如下图:

 

由上图我们可以看出,传输线阻抗与端口阻抗越接近,回波损耗越小,当传输线阻抗完全等于端口阻抗的时候,几乎没有能量反射。以上仅仅是理想的传输线,通常的传输链路中会包含过孔,连接器等阻抗不连续的因素,这些阻抗不连续程度都会反映在S参数的回损曲线中。

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