网络分析仪中的S参数具体是什么？

网络是一个被高频率运用的术语，有很多种现代的定义。就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提升了功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，导致另一部分被传输。

我们知道，在高频电路中不能用一个确定的数值来代表某个元器件的特点，因为随着频率的变化其特点也在发生变化。也不能让系统只工作在一个频率上面，此时直流电路中的欧姆定律概念已经失效，现在需要引入网络的概念来分析。无源网络如电阻、电感、电容、连接器、电缆、PCB线等在高频下会呈现射频、微波方面的特点。也就是说在不一样的频率时，电压和电流不一样，他们的比值阻抗也不是一个固定值。S参数是表征无源网络特点的一种模型，在仿真中即用S参数来代表无源网络，在射频、微波和信号完整性领域的使用都很广泛。
现在我们想象把网络看成一个“黑盒子”，现在只关心端口能量的数值。

1、S参数的定义

S参数即是一种描述元器件在表现为射频特点的高频信号激励下的电气行为的工具，它描述的方式是以元器件对入射信号作出“反应”即“散射”后，从元器件外部“散射”出的可测量的物理量来实现的，测量到的物理量的大小反应出不一样特点的元器件会对相同的输入信号“散射”的程度不一样，这种不一样的散射程度就可以用来描述元器件的特点，而且这种表达方式已成为作为一种非常有用的电气模型。这些物理量被称为入射电压，反射电压，传输电压，等等。很多无源器件如电缆，连接器，PCB走线等传输介质都会表现出这种特点，因此都可以用S参数来表征。

S参数可以用网络分析仪测量到，并用网络分析技术计算。

常用的表达式是Sij：意思表达为能量从j口注入，在i口测得的能量，如S11定义为从Port1口反射的能量与输入的能量的比值的平方根，也经常被简化为等效反射电压与等效入射电压的比值。

2、S参数的表达

S参数的表达方式多种多样。在数学表达上是一个矩阵形式，矩阵中的每个数值代表了一定的物理意义。在图形表达上，则是一个横轴表示频率，纵轴表示散射程度的曲线。在仿真中，S参数就是代表了器件特点的一种模型，这个模型在仿真使用中的“输入”是一个叫TouchStone格式的文件。（TouchStone文件后缀为“.snp”,其中n为设备或者连接网络的端口数目。例如，双口网络的文件名就会这样命名：“filename.s2p”，四口网络就是：“filename.s4p”，以此类推。）
现在我们想象把网络看成一个“黑盒子”，现在只关心端口能量的数值。
以一个二端口的例子来分析S参数的含义：
S11=b1/a1=反射功率/入射功率，表示在端口2端接匹配情况下，端口1的反射系数，通常被称为回波损耗（ReturnLoss）。
S21=b2/a1=输出功率/输入功率，表示在端口2端接匹配情况下，端口1到端口2的正向传输系数，通常被称为插入损耗（InsertLoss）。
S22=b2/a2=反射功率/入射功率，表示在端口1端接匹配情况下，端口2的反射系数；
S12=b1/a2=输出功率/输入功率；，表示在端口1端接匹配情况下，端口2到端口1的反向传输系数；
单端四端口或更多端口网络的S参数和二端口网络的测量方式相似。在某一端施加激励信号，其它所有端口端接匹配电阻。