對于高頻電路，需要采用網絡分析儀來進行分析，此時需要用到S參數，可以使用元器件廠家的S參數也可以自己搭建測試電路使用網絡分析儀來測得S參數，要想深刻的理解S參數，需要具備足夠的高頻電子電路的基礎知識。

S參數對于仿真和信號完整性來說，可能是基礎的仿真流程和知識。

一、S參數簡介

S參數，也就是散射參數。這些物理量被稱為入射電壓，反射電壓，傳輸電壓，等等。很多無源器件如電纜，連接器， PCB走線等傳輸介質都會表現出這種特性，因此都可以用S參數來表征。

下圖非常形象的表示信號的走向。a1是入射的信號，b1是反射的信號，b2是傳輸的信號。S參數就是建立在這些信號能量關系基礎上的網絡參數。

2、四端口S參數定義

官方定義

下面用四端口來具體的量化一下，信號的傳輸方向如紅色箭頭所示。

我們定義P1為端口1、P2為端口2、P3為端口3、P4為端口4，端口1與端口2是一條傳輸線，端口3與端口4是一條傳輸線。以此為基礎就有了如下定義：

S11：定義為從端口1反射出去的能量(反射波)與從端口1進入的能量(入射波)的比值。S21：定義為從端口2輸出的能量(傳輸波)與從端口1進入的能量(入射波)的比值。S31：定義為從端口3測得輸出的能量(傳輸波)與從端口1進入的能量(入射波)的比值。S41：定義為從端口4測得輸出的能量(傳輸波)與從端口1進入的能量(入射波)的比值。

S11稱為反射損耗(回波損耗)、S21稱為傳輸損耗(插入損耗)、S31稱為近端串擾、S41稱為遠端串擾。

通常可能會有好多個端口，只要記住對于自己的端口S11S22S33S44表示的是端口自己的反射波與入射波之比，對于一條傳輸線的兩個端口S21S43表示的是這條傳輸線的傳輸損耗，對于兩條傳輸的一個端口和另外兩個端口表示的是隔離度，也分為近端串擾和遠端串擾。對于這四個指標的要求，可能不同的產品有不同的要求。有的可能會根據這四個指標來優化走線，有的可能會提取S參數，當作一個模型去進行一個完整的電路仿真。

3、S參數特性

S參數的三大特性：無源性（Passivity），互易性（Reciprocal），因果性（Causality）。

無源性

對于一個無損網絡，S矩陣一個單位矩陣，對于二端口網絡存在下面關系式：|S11|2+|S21|2=1，由于沒有損耗，所以散射的總量是100%。當S21大的時候，S11就會下一些。對于無源的二端口的網絡|S11|2+|S21|2<1,因此一個無源器件的S參數不會大于1（0dB）。

互易性

如果一個器件是可交換方向使用，則Sij=Sji。

因果性

因果性指的是先有激勵才有輸出。對于無源系統的S參數，由于信號的傳輸一定會產生相應的延時，因此無源系統的S參數應該符合因果性原理的。但實際測得的S參數往往會由于種種原因產生一定的非因果性，導致不正確的仿真結果。

S參數圖可以更加直觀地理解S參數的物理意義。S參數圖的橫坐標表示頻率的大小，縱坐標表示幅度或相位的“散射”程度，下圖的左邊表示S11和S21的幅值S參數圖，右邊表示S12和S22的幅值S參數圖。

二、S參數分析：

簡單分析S11：下圖顯示的就是相應網絡的回波損耗（S11），圖1是S11的幅值顯示，圖2是dB值顯示，具體換算如下：

一般回波損耗在沒有特殊要求下要小于-20dB，由下圖可知在112MHz時，損耗就已經大于了-20dB。并且隨著頻率的變大，信號的損耗也會變大。

下圖顯示的是相應網絡的插入損耗（S21），通常在沒有特俗情況下，保證在-3dB以上可以保證信號正常傳輸，下圖在1G范圍以內都是在-3dB以上。