PCB的阻抗和損耗--數(shù)字工程師要掌握的射頻知識連載（三）

PCB的阻抗和損耗對于高速信號的傳輸至關(guān)重要，涉及到前文所述的一系列因素。為了對這么復(fù)雜的傳輸通道進行分析，我們可以通過傳輸通道沖擊響應(yīng)來研究其對信號的影響。電路的沖擊響應(yīng)可以通過傳輸一個窄脈沖得到。理想的窄脈沖應(yīng)該是寬度無限窄、非常高幅度的一個窄脈沖，當(dāng)這個窄脈沖沿著傳輸線傳輸時，脈沖會被展寬，展寬后的形狀和線路的響應(yīng)有關(guān)。從數(shù)學(xué)上來說，我們可以把通道的沖擊響應(yīng)和輸入信號卷積得到經(jīng)通道傳輸以后信號的波形。沖擊響應(yīng)還可以通過通道的階躍響應(yīng)得到，由于階躍響應(yīng)的微分就是沖擊響應(yīng)，所以兩者是等價的。

看起來我們好像找到了解決問題的方法，但是，在真實情況下，理想窄的脈沖或者無限陡的階躍信號是不存在的，不僅難以產(chǎn)生而且精度不好控制，所以在實際測試中更多地是使用正弦波進行測試得到頻域響應(yīng)，并通過相應(yīng)的物理層測試系統(tǒng)軟件得到時域響應(yīng)。相比其它信號，正弦波更容易產(chǎn)生，同時其頻率和幅度精度更容易控制。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA（vector network analyzer）可以在高達幾十GHz的頻率范圍內(nèi)通過正弦波掃頻的方式精確測量傳輸通道對不同頻率的反射和傳輸特性，動態(tài)范圍達100dB以上，所以現(xiàn)代在進行高速傳輸通道分析時主要會用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀去進行測量。

被測系統(tǒng)對于不同頻率正弦波的反射和傳輸特性可以用S參數(shù)（S-parameter）表示，S參數(shù)描述的是被測件對于不同頻率的正弦波的傳輸和反射的特性。如果我們能夠得到傳輸通道對于不同頻率的正弦波的反射和傳輸特性，理論上我們就可以預(yù)測真實的數(shù)字信號經(jīng)過這個傳輸通道后的影響，因為真實的數(shù)字信號在頻域上看可以認為是由很多不同頻率的正弦波組成的。

對于一個單端的傳輸線來說，其包含4個S參數(shù)：S11、S22、S21、S12。S11和S22分別反映的是1端口和2端口對于不同頻率正弦波的反射特性，S21反映的是從1端口到2端口的不同頻率正弦波的傳輸特性，S12反映的是從2端口到1端口的不同頻率正弦波的傳輸特性。對于差分的傳輸線來說，由于共有4個端口，所以其S參數(shù)更復(fù)雜一些，一共有16個。一般情況下會使用4端口甚至更多端口的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對差分傳輸線進行測量以得到其S參數(shù)。