混合模S參數(shù)的底噪及其優(yōu)化方法

大家在使用網(wǎng)分測試Sdc11參數(shù)時，可能會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)分2個端口處于空載（Open）狀態(tài)時，復(fù)位之后（更準(zhǔn)確的說是帶了“出廠校準(zhǔn)”狀態(tài)），Sdc11的原始值在-40dB左右。

由于差分S參數(shù)的概念相對復(fù)雜，用戶可能難以直觀判斷-40dB是否屬于正常范圍。Sdd11或Scc11較好理解，在端口Open的時候，理論上應(yīng)該是0dB，而Sdc11是混合模參數(shù)，即為Port 1的共模激勵、差模響應(yīng)的反射系數(shù)。

根據(jù)理論，假設(shè)儀器處于完全理想的狀態(tài)，Sdc11的底噪應(yīng)該是“負(fù)無窮dB”，當(dāng)然實(shí)際中，儀器總會存在一定的殘余底噪。對于-40dB左右的底噪是否“足夠好”，目前缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)驗(yàn)來判斷。

Sdc11實(shí)際上是由四個單端S參數(shù)計(jì)算得出的混合模參數(shù)。為了探究其底噪特性，嘗試通過調(diào)節(jié)中頻帶寬（IFBW）來觀察，但是發(fā)現(xiàn)IFBW的大小對Sdc11的底噪沒有影響。

然而，當(dāng)其中一個端口連接電纜時，Sdc11的表現(xiàn)顯著變差，在0dB和-30dB之間呈周期分布。如下圖：

初步判斷-對稱性

初步判斷，可能Sdc11的底噪和線纜的對稱性有很大關(guān)系。為了驗(yàn)證這一猜測，我們在網(wǎng)分的port 2接上一根相同長度的電纜，發(fā)現(xiàn)Sdc11的底噪果然有所改善，達(dá)到了-30dB左右。如下圖：

這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加驗(yàn)證了剛剛的猜測——可能Sdc11和線纜的對稱性存在著很大關(guān)系。

校準(zhǔn)驗(yàn)證

如果在兩個端口連接相同長度電纜的情況下，將網(wǎng)分的參考面校準(zhǔn)到電纜端口位置，會發(fā)生什么呢？

我們找來校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)，果然不出所料，校準(zhǔn)完Sdc11底噪到了-50dB左右，相比未校準(zhǔn)時的-30dB（盡管兩根電纜長度相同，但仍存在一些不理想因素，且網(wǎng)分的出廠校準(zhǔn)也可能存在一定偏差）好了很多。

由此我們可以得出初步結(jié)論：要看Sdc11的底噪，一定要做到把網(wǎng)分校準(zhǔn)。

附加實(shí)驗(yàn)

接下來我們可以思考一個問題：是否一定要兩根電纜長度相同？如果長度不同會怎么樣？

為了模擬兩邊電纜長度不同的場景，我們直接在Port 1接一根電纜，而Port 2不接電纜，這相當(dāng)于兩邊電纜長度不一致。

此時我們猜測：即使電纜長度不同，但只要進(jìn)行校準(zhǔn)，Sdc11的底噪仍然可以保持良好。于是使用校準(zhǔn)件對僅接一根電纜（即兩邊電纜長度不同）的場景進(jìn)行了校準(zhǔn)。

結(jié)果顯示，Sdc11的底噪同樣達(dá)到了-50dB左右，與兩根等長電纜且校準(zhǔn)后的結(jié)果一致。

我們可以由此得出結(jié)論：要看Sdc11的底噪，一定要把網(wǎng)分校準(zhǔn)，即使兩邊的電纜長度不一樣，只要校準(zhǔn)了，Sdc11底噪也會保持良好。

繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，此時我們稍微延長port 1的電纜，即加入一個“雙陰”轉(zhuǎn)接頭（相當(dāng)于破壞了校準(zhǔn)后，其中一側(cè)的參考面），發(fā)現(xiàn)Sdc11的底噪立刻發(fā)生了巨大的惡化。

補(bǔ)充：上述規(guī)律不僅符合Sdc11測試結(jié)果，同樣適用于Scd11。

小結(jié)

差分測量確實(shí)具有一定的難度，最好要保持一定的對稱性，而校準(zhǔn)更是不可或缺的關(guān)鍵步驟。

雖然器件的混合模S參數(shù)通常是由單端S參數(shù)計(jì)算得出（當(dāng)然也有所謂“真差分”模式），并且可以通過公式推導(dǎo)，但在實(shí)際應(yīng)用中，面對具體問題時，通過有計(jì)劃、有步驟的實(shí)驗(yàn)，往往才能夠快速得出實(shí)用且可靠的結(jié)論。