三, 直接用于仿真的S参数的特性
不是任何S参数文件都能够直接用于仿真软件。 SPARQ差异于VNA的一点是,SPARQ丈量出来的S参数能够直接用于仿真软件。 咱们知道，可直接用于仿真软件的S参数需求具有以下特色：1，遵从三大S参数特性准则:无源性（Passivity），互易性（Passivity），因果性（Causality）。VNA发生的S参数因为不遵从这三个特性的准则,需求别的的软件来做这三个准则的检查验证之后才干用于仿真。 2，有DC点。 VNA发生的S参数不带有DC点,需求别的的办法丈量出DC时的S参数值。 3，关于差分信号体系,需求混合形式S参数。VNA不能直接发生混合形式S参数。 4，S参数以touchstone文件格局保存。作为世界上榜首台信号完整性网络剖析仪SPARQ发生的S参数具有以上这些特色，能够“拿来就用”，直接用于仿真。
· 无源性（Passivity）
关于一个无损网络，S矩阵是一个单位矩阵，因而，关于二端口网络存在下面的关系式：
关于无源的二端口网络
，因而，一个无源器材的S参数不会大于1（0dB）。VNA丈量的S参数成果假如没有经过软件进行无源性验证，其S参数值会呈现呈现大于0dB的景象，不能直接用于仿真软件。
表明为功率散射比，这个值越小,阐明损耗越大。· 互易性（Passivity）
假如一个器材是可交换方向运用，而不是单相的如隔离器、环行器，S矩针是对称的，因而，Sij=Sji。
· 因果性（Causality）
所谓因果性便是先有鼓励才有输出。关于无源体系S参数，因为信号的传输必定会发生必定的延时，因而无源体系的S参数应该是契合因果性原理的，但实践测得的S参数往往会因为种种原因发生必定的非因果性。许多信号完整性仿真软件需求契合因果性特征的S参数，不然仿真时或许会发生发散现象，导致不正确的仿真成果。
四，混合形式的S参数
差分传输体系早已成为高速信号体系传输的干流。假如差分传输线的间隔很近，差分线之间能很好的耦合，差分信号是彻底对称, 任何引进的噪声对两条差分传输线的的影响是相同的,那么在芯片的接纳端,因为减法运算，引进的共模噪声就被消除了。但是，实践的差分体系并不是完美的,构 成差分信号的两个单端信号自身的不平衡，两个通道的长度不相等,耦合不严密等都会导致能量由差模向共模转化。因为实践的差分信号总是由差模信号和共模信号 组成（
）,单端的四端口S参数矩阵并不能供给关于差模和共模匹配和传输的有洞察力的信息。因而，1995年提出的混合形式S参数成为评价差分传输体系的重要东西。
我常说,各式各样的串行数据规范描绘的都是关于“两根线”的故事。假如不是用来传输差分信号，这“两根线”组成的是一个单端四端口的网络，单端四端口S参数矩阵描绘了每个端口遭到鼓励别离有什么样的呼应。假如是用来传输差分信号，这个单端四端口网络就能够了解为了一个差分二端口网络，如图十所示，混合形式S参数从物理意义上了解正是描绘了成对的两根线对两个信号之和（共模）和两个信号之差（差模）的别离有什么样的呼应。
图十 混合形式S参数丈量
单端四端口S参数和混合形式S参数之间是能够彼此转化的，如图十一所示。因而经过丈量单端四端口的S参数来推导出混合形式的S参数。
图十一 单端四端口S参数和混合形式S参数之间的转化
用混合形式S参数表明两端口差分体系的输出和输入之间的关系式如下：bd1表明1端口的差分输出，ad1表明1端口的差分输入。
五，S参数的丈量办法
S参数的丈量办法有两种，一种是根据扫频丈量的原理（VNA）,别的一种是根据快沿阶跃呼应的原理（TDR，SPARQ）。
图十二是VNA的原理框图，首要包含以下部分: （1）鼓励信号源：供给感兴趣的频率规模内的入射信号；（2）信号别离设备：含功分器和定向耦合器，别离出入射，反射和传输信号；（3）接纳机：对被测件的入射，反射和传输信号进行测验；（4）处理显现单元：对测验成果进行处理和显现。
图十二 VNA的原理框图
VNA的丈量进程中会发生六大体系差错：（1）与信号走漏相关的方向差错;(2)与信号走漏相关的串扰差错; (3)与反射相关的源失配;（4）与反射相关的负载阻抗失配; (5)由测验接纳机内部的反射引起的频率呼应差错; (6)由测验接纳机内部的传输盯梢引起的频率呼应差错。因而在运用前需求进行严厉的校准。正确的校准是运用VNA的一个难点。 VNA丈量出来的S参数是否有过错并不能经过VNA直接能检查出来，只要导入仿真软件仿真出成果发现有问题时或许会怀疑是S参数丈量有问题,再返回来检查 VNA校准，VNA丈量时的操作有没有过错。但SPARQ因为有时域剖析才能，能够当即检查当时丈量出的S参数的时域呼应是否合理。
理论上来说, 任何信号在时域和频域上是一一对应的，并且是能够彼此转化的。这为根据阶跃呼应的时域TDR/TDT办法丈量S参数供给了或许。图十三表明选用TDR /TDT办法丈量S21，S12的原理。ST-20是力科公司采样示波器件WE100H上的TDR模块,能够发生ps级的快沿并可作为20GHz带宽的采 样头。假定Channe2为端口1，Channle3为端口2，Channel 1发生快沿信号作为入射波经过PCB走线后由Channel3接纳该信号。入射的快沿信号和采样到的信号都可经过FFT改换分解成从必定频率规模的信号， 经过核算得到频域的S参数。
图十三 根据TDR/TDT办法丈量S参数
其实在谈到VNA和TDR两种办法丈量S参数的差异时，咱们会天然联系到示波器的前端频率呼应曲线的丈量办法。 咱们能够经过传统的扫频描点的办法（调理正弦波信号源的频率，然后别离丈量不同频率时示波器丈量到的峰峰值）来丈量频响曲线，但也能够经过快沿信号输入到示波器,对采样到的快沿信号做FFT的办法来快速简洁地丈量频响曲线。 这两种办法丈量示波器频响曲线的原理上的差异和丈量S参数的两种办法的差异是一个道理。
近些年来三个仪器厂商根据TDR 原理丈量S参数的实践证明了两种丈量办法的契合度十分高，如图十四所示为两种办法丈量的S参数的成果比照。但根据TDR的办法存在有动态规模不太高的缺 点。SPARQ丈量S参数源于TDR的原理，但经过专利算法在进步动态规模上取得打破，并且在一键操作完成自动化校准方面的立异，具有时域剖析才能和S参 数文件能够直接被SI仿真软件调用等特色使得SPARQ成为信号完整性工程师丈量S参数的首选仪器。
图十四 VNA和TDR办法丈量的S参数一致性很好
