S参数的意义及矢网实例测量方法
1、s参数的定义和意义
s参数（scattering parameters，散射参数）是一个表征器件在射频信号激励下的电气行为的工具，它以输入信号、输出信号为元素的矩阵来表现dut的“传输”和“散射”效应，输入、输出信号是可测量的物理量，测量到的物理量的大小反应出dut对不同的输入信号具有不同的响应，这种不同的响应程度就可以用来描述dut的特性，而且这种表征方法可以作为非常精确的矢量模型用于建模。此处的dut就包括很多无源器件如电缆、连接器、滤波器，有源器件包括放大器和混频器等，因此都可以用s参数来表征。
s参数是在射频中用来描述器件特性的参数，s参数将电磁场中相关的特性转换为网络的概念，让读者可以很形象地理解电路中增益、回波损耗、稳定性、隔离度、网络匹配等概念，将电磁场中一些电气特性具体化为数字，提供了极大的方便。
2、s参数的测量方法
2.1 s参数的测量原理
测量2端口dut的s参数需要使用2端口及以上矢量网络分析仪；
图2.1 s参数测量硬件框体
图2.2 2端口矢量网络分析仪简要结构
sout-in:
out =analyzer port number where the device signal output is measured (receiver)
in =analyzer port number where the signal is applied (incident) to the device (source)
s11测量原理：
当矢网source1-out1输出信号经过reference接收机r1输出到dut port1，接收机a接收dut port1反射回来的功率，测量比值被称为回波损耗，s11=20log(a/r1),单位db。
图2.3 s11的信号传输路径
s21测量原理：
当矢网source1-out1输出信号经过reference接收机r1输出到dut port1，接收机b接收dut port2输出的功率，测量比值被称为正向传输，s21=20log(b/r1),单位db。
图2.4 s21的信号传输路径
s12测量原理：
当矢网source1-out2输出信号经过reference接收机r2输出到dut port2，接收机a接收dut port1输出的功率，测量比值被称为反向隔离，s12=20log(a/r2),单位db。
图2.5 s12的信号传输路径
s22测量原理：
当矢网source1-out2输出信号经过reference接收机r2输出到dut port2，接收机b接收dut port2反射回来的功率，测量比值被称为回波损耗，s11=20log(b/r2),单位db。
图2.6 s22的信号传输路径
2.2 如何用矢量网络分析仪测量s参数
本例以一个20db宽带衰减器作为dut，讲解如何使用网络分析仪进行详细测试。
2.2.1 了解被测件大概指标
首先需要了解清楚被测件的大概指标，结合被测件的指标和仪器的动态范围，在dut可接受的频率和功率范围内，尽量使用仪器动态范围内最高输出功率和较大接收电平来进行测试，即输入到dut的功率尽量大，在保证不破坏接收机的情况，进入仪器接收机的功率尽量大；这样得到的s参数迹线噪声和抖动才会更小，测量结果才更精确。
2.2.2 测量配置
本例以一个20db宽带衰减器作为dut，该衰减器可承受cw功率为2w @ 10g；
考虑到衰减值比较大衰减器驻波较好，为了增加反射回矢网接收机a和传输到接收机b的绝对功率，将矢网port1、port2端口功率均设为0dbm（同时考虑到本例使用的电子校准件线性区在5dbm以下）；预估衰减器回波损耗大概-30db，那么反射回a接收机的绝对功率大概为-30dbm，在接收机的线性动态范围内；预估衰减器的衰减值大概-20db，传输到接收机b的功率大概为-20dbm，在接收机的线性动态范围内；下面开始设置矢网：
1)、preset回到初始化界面，此时矢网会默认打开channel1，并将channel默认设为standard measurement class。
2)、 在当前window新建3个window，分别添加s21、s12、s22 3条trace，虽然这4条trace分布在4个window，但属于同一个channel，也即这4条trace的硬件配置是同一个。
3)、为了使测量曲线更加平滑，start freq设为10m，stop freq设为10g，step freq 10m，点数越多，数据绘出来的曲线越连贯。
4)、设置power，打开port powers coupled,同时设置port1、port2输出功率为0dbm。
5)、每条trace打开3个marker方便读出具体数据，打开all marker coupled，对于这个衰减器更关心低中高三个频点的插损，因此分别设置10m、5g、10g;
2.2.3 校准
校准过程使用误差模型消除多个系统误差。通过测量高精度的solt校准件，矢网可以算出误差模型中的12个误差项。校准的准确性取决于标准校准件的质量以及校准套件定义kit文件中对校准件标定的寄生参数模型的准确性；这里使用电子校准件校准，校准件寄生参数都固化在校准件内存中，即插即用。
s参数校准操作流程如下
插上电子校准件usb，call当前s参数通道校准，将射频线缆分别连接到电子校准件两端，只需要一次连接即可将solt全部测量完成，再由矢网计算出各项误差，将矢网端口延伸到射频电缆端面，校准即完成，save call set。
2.2.4 准确测量
校准完后，可接上一个良好的直通件，观察各4项s参数幅度和相位是否准确，是否比较好的集中在smith圆图50ohm处，如果有异常说明校准有较大的误差需检查测试环境后再次校准，直到验证通过后方可对dut进行准确测量。
图2.7 20db衰减器测量截图
2.2.5 保存数据
确认数据无误后，按指定要求保存数据，完成测试。
3、总结
1)、测试数据的高度准确性应该作为测试工程师一生追求的目标，数据作为评估dut性能的重要依据,测试数据准确性与项目生存紧密相关。
2)、所有微波射频系统中需要紧固的点都需要用标准0.9nm扭矩扳手进行正确紧固，以保证系统的稳定性和再现性。
3)、注意保护仪器各个端口，注意保护校准件不被大功率损坏，注意保护dut。
以上便是要给大家分享的内容，希望对大家有所帮助~~
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s参数是在射频中用来描述器件特性的参数，s参数将电磁场中相关的特性转换为网络的概念，让读者可以很形象地理解电路中增益、回波损耗、稳定性、隔离度、网络匹配等概念，将电磁场中一些电气特性具体化为数字，提供了极大的方便。
2、s参数的测量方法
2.1 s参数的测量原理
测量2端口dut的s参数需要使用2端口及以上矢量网络分析仪；
图2.1 s参数测量硬件框体
图2.2 2端口矢量网络分析仪简要结构
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out =analyzer port number where the device signal output is measured (receiver)
in =analyzer port number where the signal is applied (incident) to the device (source)
s11测量原理：
当矢网source1-out1输出信号经过reference接收机r1输出到dut port1，接收机a接收dut port1反射回来的功率，测量比值被称为回波损耗，s11=20log(a/r1),单位db。
图2.3 s11的信号传输路径
s21测量原理：
当矢网source1-out1输出信号经过reference接收机r1输出到dut port1，接收机b接收dut port2输出的功率，测量比值被称为正向传输，s21=20log(b/r1),单位db。
图2.4 s21的信号传输路径
s12测量原理：
当矢网source1-out2输出信号经过reference接收机r2输出到dut port2，接收机a接收dut port1输出的功率，测量比值被称为反向隔离，s12=20log(a/r2),单位db。
图2.5 s12的信号传输路径
s22测量原理：
当矢网source1-out2输出信号经过reference接收机r2输出到dut port2，接收机b接收dut port2反射回来的功率，测量比值被称为回波损耗，s11=20log(b/r2),单位db。
图2.6 s22的信号传输路径
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2.2.4 准确测量
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图2.7 20db衰减器测量截图
2.2.5 保存数据
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3、总结
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2)、所有微波射频系统中需要紧固的点都需要用标准0.9nm扭矩扳手进行正确紧固，以保证系统的稳定性和再现性。
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