力科示波器S参数解读纹波产生原因解读-云帆兴烨

S11和S21中的纹波是由于互联阻抗不连续而引起的反射导致的，我们以一条均匀传输线为例，来分析纹波的来源，如果均匀传输线的阻抗是50欧姆，我们将其置于50欧姆的环境中，阻抗匹配，没有任何反射。所有信号都传输过去了。

我们将其设置为低阻抗，小于50欧姆，假设为30欧姆，在传输线的两个端口，都形成了阻抗突变，都会出现反射， 正弦波从端口到达传输线时， 将前端口处产生一个反射，一些正弦波反射回端口1，大部分信号继续传输，在端口2处，再次发生反射。两个端口处的反射系数是相反的，端口1处是：-0.25，端口2处是：0.25，沿互联往返的相移2*TD*f*360。

首先考虑一个非常低频率的输入正弦波。换句话说，它的波长非常长，比被测设备的长度长得多。这样传输线时延导致的相位很小，从前端口反射回端口1的反射波和从端口2反射回端口1的幅度基本相等，但是相移相反，在端口1相互抵消，这样进入端口1的净反射信号为0，这时，S11很小，是一个很大的负值。没有任何信号反射回端口1，则所有的信号都传到了端口2，S21最大，接近0db

在低频下，信号波长非常长， 远长于DUT的长度，回波损耗将一直是很大的负dB值。只要是直通路径，插入损耗将始终接近零dB。

我们提高输入正弦波的频率，当互连长度恰好是该频率波长的四分之一。会发生什么？传输线时延导致的相移是180度，半个周期，这时，从前端口反射回端口1的反射波和从端口2反射回端口1的反射波，相位相同，同相相加，S11最大。

当往返相移是180度时，返回端口2的二次反射波和第一次传输到端口2的入射波形，相位相差180，这样会部分抵消，S21最小。

随着频率的增加，很快, 互连的长度将达到半个波长。反射信号有180度的相位差，而在传输中同相。我们得到最大的S21，最小的S11。

随着频率的增加，相位会在0-180度之间周期变化，从而是S11和S21在最大值和最小值之间周期变化。这样就在在S11上产生了周期性的纹波。

这些波纹来自前端和后端的反射。当回波损耗大于负13db，我们才能在插入损耗中看到波动。

互连越长，往返延迟时间（2 x TD）越大，纹波谷底之间的频率间隔（f）越短。 S11中的纹波幅度取决于互连阻抗与端口阻抗之差，端口阻抗和互连阻抗的差异越大，纹波的幅度就越大（负的dB值越小）。