该篇关于S参数的文章继续上一章节内容继续深挖，如有不足，欢迎指正讨论！！！！！！

S参数需要具有的特性方可用于模拟？

1、遵循三大S参数特性原则:无源性（Passivity），互易性（Passivity），因果性（Causality）。VNA产生的S参数由于不遵循这三个特性的原则,需要另外的软体来做这三个原则的检查验证之后才能用于模拟。

2、有DC点。 VNA产生的S参数不带有DC点,需要另外的方法测量出DC时的S参数值。

3、对于差分信号系统,需要混合模式S参数。VNA不能直接产生混合模式S参数。

4、S参数以touchstone文件格式保存。

S参数频域与时域的联系

无源性（Passivity）

对于一个无损网路，S矩阵是一个单位矩阵，因此，对于二埠网路存在下面的关系式：

由于没有损耗，所有散射的总量应是100%。当S21（S11）大的时候，S11（S21）就会小一些，这从前面的S参数曲线可以看出来。 对于无源的二埠网路

，因此，一个无源器件的S参数不会大于1（0dB）。VNA测量的S参数结果如果没有经过软体进行无源性验证，其S参数值会出现出现大于0dB的情形，不能直接用于模拟软体。

表示为功率散射比，这个值越小,说明损耗越大。

互易性（Reciprocity）

如果一个器件是可交换方向使用，而不是单相的如隔离器、环行器。S矩针是对称的，因此，Sij=Sji。

因果性（Causality）

所谓因果性就是先有激励才有输出。对于无源系统S参数，由于信号的传输一定会产生一定的延时，因此无源系统的S参数应该是符合因果性原理的，但实际测得的S参数往往会由于种种原因产生一定的非因果性。很多信号完整性模拟软体需要符合因果性特征的S参数，否则模拟时可能会产生发散现象，导致不正确的模拟结果。

S参数为系统在频域的传递函数，所以同样它的虚部必须等于实部的希尔伯特变换才能满足其时域波形的因果性。

1、通过观察TDRNEXTFEXT是否在T=0之前有相应来判断Causality与Passivity

2、通过史密斯园（Smith Chart）来观察S参数来判断Causality与Passivity

2.1、满足Causality与Passivity传输线的史密斯圆，会呈现以顺时针方向往中心螺旋收敛的曲线。

将线长从10mm拉长一倍到20mm，发现越长的线，其Smith Chart中随频率增加而顺时针向中心旋转收敛的布幅也会增加。

把介质loss tangent从0.02改为0.06，发现Smith Chart中随频率增加而顺时针向中心旋转的收敛加快。顺时针向中心旋转与lossy有关。

2.2、满足Causality但a bit violate Passivity传输线的史密斯圆，会出现部分频段贴合，没有往中心旋转收敛。

本例是四条传输线（.S8P），故意降低Mesh Performance（放大Error Percentage=0.1%），低频DC~0.1GHz可以不求解，并且使用lossless介质。

2.3、non-causality and non-passivity的史密斯圆，相对于n*n matrix中不同矩阵区块内的violate程度，曲线可能会折弯（低频violate passivity越重，在Smith Chart也看到低频曲线有不规则的折弯），或是不往中心收敛。

S参数因果性小结：

Reference：

【1】http://www.oldfriend.url.tw/index.htm

【2】【经验分享】转：关于S参数的一些理解 - 无源技术 - RF技术社区

【3】【图文】探索S参数_百度文库

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