现代高速模数转换器(ADC)实现了射频(RF)信号的直接采样，很多情况下不需要混频，也提高了系统的灵活性和功能。

传统上，ADC信号和时钟输入都由集总元件模型表示。但对于射频采样转换器，其工作频率已经提高到需要采用分布表示的地步，原有的方法已经不适用。

本系列文章将从三个部分开始，解释如何将散射参数(也称为S参数)应用于直接射频采样结构的设计。

起决定性作用的S参数

S参数是基于入射微波和反射微波之间关系的网络参数。这对电路设计非常有用，因为入射波与反射波的比值可以用来计算输入阻抗、频率响应和隔离度等指标。而且由于矢量网络分析仪(VNA)可以直接测量S参数，所以不需要知道网络的具体细节。

图1给出了一个双端口网络的例子，其中入射波量为ax，反射波量为bx，其中X为端口。在这个讨论中，我们假设被测设备是一个线性网络，因此叠加法是合适的。

图1:双端口网络的波长

一般来说，当测量所有端口上的反射波时，VNA一次只激励一个端口(通过将入射波推至该端口)。而且这些测得的波非常复杂，因为每个波都有对应的振幅和相位。因此，需要在每个测试频率下对每个端口重复这一过程。

对于双口器件，我们可以从测得的数据中形成四个有意义的比值。这些比值通常用sij表示，其中I表示反射端口，j表示入射端口。如上所述，假设一次只刺激一个端口，其他端口的入射波为零(终止由系统的特征阻抗Z0表示)。

等式1至4适用于四个双端口S参数。S11和S22分别表示端口1和端口2的复阻抗。S21表示传输特性，端口1为输入，端口2为输出(S12相同，但端口2为输入，端口1为输出)。

S11=b1/a1，a2=0(1)

S21=b2/a1，a2=0(2)

S12=b1/a2，a1=0(3)

S22=b2/a2，a1=0(4)

对于放大器等单向器件(端口1为输入，端口2为输出)，S11可用于表示输入阻抗，S21表示频率响应，S12表示反向隔离，S22表示输出阻抗。数据转换器也是单向器件，但其端口2通常是数字输出，会对测量和解释产生一定影响。

将S参数扩展到多端口器件和差分器件

可以将S参数框架扩展到任意数量的端口，有意义的参数数量为2N，其中n代表端口数量。由于增强的振荡和共模抑制，许多集成电路具有差分输入和输出。射频采样ADC(如TI的ADC12DJ5200RF)通常有差分射频输入和差分时钟输入。我们可以进一步扩展S参数框架，以支持差分端口。

为满足严苛的应用要求而设计？

采用超高速ADC，以满足未来测试和测量应用的需求。

如图2所示，对于差分端口，我们必须区分共模波和差模波。两种模式具有相同的入射振幅，但是差模入射波具有180度的相移，而共模入射波具有相同的相位。

图2:差模波和共模波

对于端口间没有反馈的线性器件，可以根据单端S参数测量(任意给定时刻只有一个端口有活动入射波)，用叠加法计算差分共混频模式的S参数。现代高性能VNA还支持用差模或共模波同时激励两个端口。

测量数据转换器S参数所面临的挑战

数据转换器的半模拟半数字特性给S参数的测量带来了挑战。VNA不能直接连接到数据转换器的数字总线上，因此需要特殊的方法进行测量。

内容来源：TI

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