2024年5月17日发(作者：奥鹏教育官网学生平台)
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回波损耗、反射系数、电压驻波比以及S参数的物理意义
以二端口网络为例，如单根传输线，共有四个S参数：S11，S12，S21，S22，对于
互易网络有S12＝S21，对于对称网络有S11＝S22，对于无耗网络，有S11*S11+S21*S21
＝1，即网络不消耗任何能量，从端口1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口2
上了。在高速电路设计中用到
以二端口网络为例，如单根传输线，共有四个S参数：S11，S12，S21，S22，对于
互易网络有S12＝S21，对于对称网络有S11＝S22，对于无耗网络，有S11*S11+S21*S21
＝1，即网络不消耗任何能量，从端口1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口2
上了。在高速电路设计中用到的微带线或带状线，都有参考平面，为不对称结构（但平行
双导线就是对称结构），所以S11不等于S22，但满足互易条件，总是有S12＝S21。假设
Port1为信号输入端口，Port2为信号输出端口，则我们关心的S参数有两个：S11和S21，
S11表示回波损耗，也就是有多少能量被反射回源端（Port1）了，这个值越小越好，一般
建议S11<0.1，即－20dB，S21表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目的端（Port2）
了，这个值越大越好，理想值是1，即0dB，越大传输的效率越高，一般建议S21>0.7，
即－3dB，如果网络是无耗的，那么只要Port1上的反射很小，就可以满足S21>0.7的要
求，但通常的传输线是有耗的，尤其在GHz以上，损耗很显著，即使在Port1上没有反射，
经过长距离的传输线后，S21的值就会变得很小，表示能量在传输过程中还没到达目的地，
就已经消耗在路上了。
对于由2根或以上的传输线组成的网络，还会有传输线间的互参数，可以理解为近端
串扰系数、远端串扰系统，注意在奇模激励和偶模激励下的S参数值不同。
需要说明的是，S参数表示的是全频段的信息，由于传输线的带宽限制，一般在高频
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的衰减比较大，S参数的指标只要在由信号的边缘速率表示的EMI发射带宽范围内满足要
求就可以了。
回波损耗，反射系数，电压驻波比, S11这几个参数在射频微波应用中经常会碰到, 他
们各自的含义如下:
回波损耗(Return Loss): 入射功率/反射功率, 为dB数值
反射系数(Г): 反射电压/入射电压, 为标量
电压驻波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹电压/波节电压
S参数: S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11
为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。
四者的关系：
VSWR=(1+Г)/(1-Г) (1)
S11=20lg(Г) (2)
RL=-S11 (3)
以上各参数的定义与测量都有一个前提，就是其它各端口都要匹配。这些参数的共同
点：他们都是描述阻抗匹配好坏程度的参数。其中，S11实际上就是反射系数Г，只不过
它特指一个网络1号端口的反射系数。反射系数描述的是入射电压和反射电压之间的比值，
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而回波损耗是从功率的角度来看待问题。而电压驻波的原始定义与传输线有关，将两个网
络连接在一起，虽然我们能计算出连接之后的电压驻波比的值，但实际上如果这里没有传
输线，根本不会存在驻波。我们实际上可以认为电压驻波比实际上是反射系数的另一种表
达方式，至于用哪一个参数来进行描述，取决于怎样方便，以及习惯如何。
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