什么是S參數(shù)？S參數(shù)有什么作用？

       現(xiàn)代高速模數(shù)轉換器(ADC)已經實現(xiàn)了射頻(RF)信號的直接采樣，因而在許多情況下均無需進行混頻，同時也提高了系統(tǒng)的靈活性和功能。

　　傳統(tǒng)上，ADC信號和時鐘輸入由集總元件模型表示。但對于射頻采樣轉換器，其工作頻率已經提高到需要分布表示的地步，原有的方法已經不適用。

　　本文將從三個部分開始，解釋如何將散射參數(shù)(也稱為S參數(shù))應用于直接射頻采樣結構的設計。

　　一、起決定性作用的S參數(shù)

　　S參數(shù)就是建立在入射微波與反射微波關系基礎上的網絡參數(shù)。它對于電路設計非常有用，因為可以利用入射波與反射波的比率來計算諸如輸入阻抗、頻率響應和隔離等指標。而且由于可以用矢量網絡分析儀 (VNA)直接測量S參數(shù)，因此無需知曉網絡的具體細節(jié)。

　　圖1所示的是一個雙端口網絡的例子，其入射波量為ax，反射波量為bx，其中x是端口。在該討論中，我們假設被測器件是線性網絡，因此適合采用疊加法。

      通常，當測量所有端口上的反射波時，VNA一次僅激勵一個端口(通過將入射波推至該端口)。而且測得的波量非常復雜，因為每個波量都有其對應的振幅和相位。因此，需要在每個測試頻率下對每個端口重復這一過程。

　　對于二端口器件，我們可以從測量數(shù)據中形成四個有意義的比值。這些比值通常用sij表示，其中I表示反射端口，j表示入射端口。如上所述，假設一次只刺激一個端口，其他端口的入射波為零(終端用系統(tǒng)的特征阻抗Z0表示)。

　　方程式1至4適用于四個雙端口S參數(shù)。S11 and S22 分別表示端口1和端口2的復阻抗。S21表示傳輸特性，端口1為輸入，端口2為輸出(S12 與之相同，但端口2為輸入，端口1為輸出)。

　　S11 = b1/a1，a2 = 0 (1)

　　S21 = b2/a1，a2 = 0 (2)

　　S12 = b1/a2，a1 = 0 (3)

　　S22 = b2/a2，a1 = 0 (4)

　　對于單向器件而言，如放大器(端口1為輸入，端口2為輸出)，可以用S11表示輸入阻抗，用S21表示頻率響應，用S12表示反向隔離，用S22表示輸出阻抗。數(shù)據轉換器也是一種單向器件，但其端口2通常為數(shù)字輸出，這對測量和解讀都會產生一定的影響。

　　二、將S參數(shù)擴展到多端口器件和差分器件

　　可以將S參數(shù)框架擴展到任意數(shù)量的端口，有意義的參數(shù)數(shù)量為2N，其中N表示端口數(shù)量。許多集成電路由于振蕩和共模抑制能力增強而具有差分輸入和輸出。射頻采樣ADC(如TI的ADC12DJ5200RF)通常具有差分射頻輸入和差分時鐘輸入。我們還可以進一步擴展S參數(shù)框架，以支持差分端口。

　　為滿足嚴苛的應用要求而設計?

　　使用超高速ADC以滿足未來測試和測量應用的需求

　　如圖2所示，對于差分端口來說，我們必須區(qū)分共模波和差模波。兩種模式具有相同的入射振幅，但差模入射波具有180度的相移，而共模入射波具有相同的相位。

　　對于端口之間沒有反饋的線性器件來說，可以采用疊加法，根據單端S參數(shù)測量(在任何給定時間內，只有一個端口具有處于活動狀態(tài)的入射波)來計算出差共混合模式S參數(shù)?，F(xiàn)代高性能VNA還支持用差?；蚬材２ㄍ瑫r刺激兩個端口。

　　三、測量數(shù)據轉換器S參數(shù)所面臨的挑戰(zhàn)

　　數(shù)據轉換器的半模擬半數(shù)字特性給測量S參數(shù)帶來了挑戰(zhàn)。VNA不能直接與數(shù)據轉換器的數(shù)字總線相連接，因此需要采用專門的方法來進行測量。

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