S参数和dB的定义浅谈

1. 1. S参数的定义与其物理意义

如图所示，是一个二端口的微波网络 ，其中，T1和 T2 是参考面， 和 既表示信号，也表示该信号的电压。如果仅从输入和输出的角度来看，该图描述了如下的两种信号处理过程：

i.从端口1输入信号 ，此时从端口2输出信号 ；同时，从端口1反射信号 ；

ii.从端口2输入信号 ，此时从端口1输出信号 ；同时，从端口2反射信号 。

（1）  。即端口2匹配时，端口1处反射信号的电压 与输入信号的电压 的比值。表示的是端口1处反射信号的能量的相对大小，描述了网络的端口1对信号的反射性能。

（2） .即端口1匹配时，端口2处反射信号的电压 与输入信号的电压 的比值。表示的是端口2处反射信号的能量的相对大小，描述了网络的端口2对信号的反射性能。

（3）  。即端口1匹配时，端口1处输出信号的电压与端口2处输入信号的电压的比值。表示的是从端口2到端口1信号传输的过程中，输出能量相对与输入能量的大小，描述了微波网络对信号的传输性能，其实也描述了网络本身对信号的消耗性能。

（4） 。即端口2匹配时，端口2处输出信号的电压 与端口1处输入信号的电压 的比值。表示的是从端口1到端口2信号传输的过程中，输出能量相对与输入能量的大小，可以参考S12。

1. 2. dB定义的引入

我们已经明确了用做比值的方法来比较两个信号的大小。信号能量的大小更通常的是用功率P来表示的，所以常用 来表示信号经过射频微波网络之后，能量的消耗或者增加。又因为 ，所以 。

的数学特性如下：

假如 P1是滤波器的输出信号或者是端口的反射信号，P2是滤波器的输入信号，那么一定有 ，所以S参数都是小于0的；

对于滤波器通频带内的信号，我们希望尽可能实现无耗传输，所以输出信号的功率尽可能地等于输入信号的功率，即尽可能地接近于 ，尽可能地接近于1，所以滤波器的插损 尽可能地接近于0；

对于滤波器抑制带内的信号，我们希望该频率的信号通过网络的功率越小越好，以实现对该频率信号的抑制作用，即输入信号中此一信号分量的功率尽可能地接近于0， 尽可能地接近于0，所以滤波器的抑制 尽可能地接近于 。

对于滤波器的回波，我们自然希望反射信号的功率越小越好，所以RL(dB)的指标也是接近于为理想状态。