TouchStone （SNP,S2P） 格式详解
经常用矢量网络分析仪（简称矢网，网分，缩写VNA）的小伙伴们注意了，科普知识的时候来咯，封面还有作者点评提炼精华哦
1 介绍
TouchStone格式文件也就是我们通常是到的SnP文件，用来表示S参数。它是用来保存N端口网络有源设备或者无源连接的参数。在TouchStone格式成为事实上的标准的同时，并没有正式的文档规定文件的格式和语法。本文基于安捷伦公司（Touchstone的来源）的信息，由EIA/IBIS组织制定成一个正式的规定。
二 常规语法和指导原则
下面就是TouchStone文件的语法和指导原则
1. TouchStone文件不区分大小写。
2. 只有ANSI Standard X3.4-1986中规定的ASCII字符才能在TouchStone文件合法使用。ASCII码值比十六进制0x7E大的字符是不允许使用的。同样ASCII码中的控制字符（通常比十六进制0x20小）也不允许使用，除了制表符（tabs）或者回车字符（carriage-return or carriage-return/line-feed combination）。
3. 评论前面要以感叹号(!)开始。评论可以是一个独立的行，也可以在行末。评论通过换行符结束（即，不允许多行评论）。
4. 按照惯例，TouchStone文件后缀为“.snp”,其中n为设备或者连接网络的端口数目。例如，双口网络的文件名就会这样命名： “filename.s2p”,三口网络就是“filename.s3p”,以此类推。
5. 按照惯例角度都是用度数来表示。
三 文件格式格式描述
介绍
TouchStone数据文件包含一个“选项行”，在选项行之后会有一个或者多个网络参数的数据集，每个数据集都是在一个特定的频率小得到的。选项行规定文件包含的网络数据类型（s参数，z参数等等），数据值的格式（幅度-相位，实部-虚部等等）和归一化阻抗。每个频率的数据集可能为一行或者多行，每个数据集第一行以频率开始，这个频率就是等到这个数据集的频率。单口网络和双口网络数据集只有一行，三口或者以上网络都按矩阵的形式排列。TouchStone格式的文件支持的矩阵不限大小。（注意，尽管如此，很多应用程序或者计算机内存都会设置一个上限。）
除了上述选项行和数据行之外，双口网络还有可能带有噪声参数数据。最后，可以在需要的时候加入评论行。
选项行，数据行，评论行和噪声数据在后面的章节详细讲述。
选项行
每个TouchStone数据文件必须要包含一个选项行（第一个选项行之后的选项行都会被忽略）。选项行必须是文件中第一个非评论行，格式如下：
# <frequency unit> <parameter> <format> R <n>
其中
# 表示此行为评论行
frequency unit 规定频率的单位。合法的值有GHz, MHz, KHz, Hz。 默认值为GHz。
parameter 表示网络数据的类型。合法的值有：S 为S参数,Y 为导纳参数,Z 为阻抗参数,H 为混合h参数,G 为混合G参数，默认值为S。
format 规定网络参数对的格式。合法的值有：DB 是dB-角度 (dB = 20*log10|magnitude|)，MA 是幅度-角度,RI 是实部-虚部。 角度都要用度数表示。要注意的是，本格式并不规定噪声参数。（参见本文最后一节“加入噪声参数”）。默认值是MA。
R n 规定参考电阻，单位为欧姆，n是欧姆值为正整数（实际上的阻抗都会规一化处理）。默认参考电阻是50欧姆。
选项行参数要通过一个或者多个空格隔开，用换行符结束（CR或者CR/LF）。如果参数没有指定就会用默认值。除了开头的#号以及R后面的阻值，选项行的参数可以按随意的顺序排列。
总结，选项行格式如下
单口网络文件: # [HZ/KHZ/MHZ/GHZ] [S/Y/Z/G/H] [MA/DB/RI] [R n]
双口网络文件: # [HZ/KHZ/MHZ/GHZ] [S/Y/Z/G/H] [MA/DB/RI] [R n]
N口网络文件: # [HZ/KHZ/MHZ/GHZ] [S/Y/Z/G/H] [MA/DB/RI] [R n]
中括号([])表示为可选项；…/…/…/表示选择其中一个；n要用一个正整数代替。
选项行示例
最小的选项行（都用默认值）：
#
频率单位为GHz，S参数，用实部-虚部表示，归一化到100欧姆：
# GHz S RI R 100
频率单位为KHz，Y参数，用实部-虚部表示，归一化到100欧姆：
# KHz Y RI R 100
频率单位为Hz，Z参数，用幅度-角度表示，归一化到1欧姆：
# Hz Z MA R 1
频率单位为KHz，H参数，用实部-虚部表示，归一化到1欧姆：
# KHz H RI R 1
频率单位为Hz，G参数，用幅度-角度表示，归一化到1欧姆：
# Hz G MA R 1
数据行
选项行之后是数据集。数据集包含由选项行规定的网络参数数据（S参数，Z参数，等等。）。单口网络和双口网络值包含一行数据，三口或者以上的网络包含用矩阵形式表示的多行数据。每个数据集都以频率开始（即，每个数据集的第一个行（或者唯一的那一行）的第一个值），数据元素自身是用成对的形式表示的（幅度-角度，dB-角度，实部-虚部）。
数据行和数据集通常有下面三种规则：
每行的数据对不超过4个。
每个数据之间用空格隔开
每行数据通过换行符结束（CR或者CR/LF组合）
所有数据集要按照频率排序
单口和双口网络
单口和双口网络每个频率只有一行数据。如下所示，数据行由频率开始，后面跟1个或者4个数据。
单口网络数据集（行）
<frequency value> <N11>
双口网络数据集（行）
<frequency value> <N11>, <N21>, <N12>, <N22>
其中：
frequency value是得到网络参数的频率；N11, N21, N12, N22是数据点，N11, N21,等表示的是数据对。
网络数据点格式由选项行贵的，可以是幅度-角度，dB-角度，实部-虚部（即成对的数据）。对单口网络，只有11，而双口网络需要4个参数组成。
每个数据元都用一个或者多个空格隔开；每个数据行都以换行符结束（CR或者CR/LF）。允许多个数据行（集），但如前文所述，必须要按频率的顺序排列。
下面是一些单口双口网络的实例。以感叹号（！）开始的行为评论。
例1：
!1-port S-parameter file, single frequency point
# MHz S MA R 50
!freq magS11 angS11
2.000 0.894 -12.136
在上例中，2MHz的S11值用幅度-相位表示。参考阻抗为50欧姆。
例2：
!1-port Z-parameter file, multiple frequency points
# MHz Z MA R 75
!freq magZ11 angZ11
100 0.99 -4
200 0.80 -22
300 0.707 -45
400 0.40 -62
500 0.01 -89
在上例中，Z11（输入阻抗）归一化到75欧姆，通过选项行中的(R 75)表示。
例3：
!2-port H-parameter file, single frequency point
# KHz H MA R 1
! freq magH11 angH11 magH21 angH21 magH12 angH12 magH22 angH22
2 .95 -26 3.57 157 .04 76 .66 –14
在上例中H参数是幅度-相位格式，参考电阻为1欧姆。
例4：
!2-port S-parameter file, three frequency points
# GHZ S RI R 50.0
!freq RelS11 ImS11 ReS21 ImS21 ReS12 ImS12 ReS22 ImS22
1.0000 0.3926 -0.1211 -0.0003 -0.0021 -0.0003 -0.0021 0.3926 -0.1211
2.0000 0.3517 -0.3054 -0.0096 -0.0298 -0.0096 -0.0298 0.3517 -0.3054
10.000 0.3419 0.3336 -0.0134 0.0379 -0.0134 0.0379 0.3419 0.3336
在上例中，S参数格式是实部-虚部。
