S參數簡介
S （散射）參數用於表徵使用匹配阻抗的電氣網絡。這裡的散射是電流或電壓在傳輸線路中斷情況下所受影響的方式。利用。 S參數 可以將一個器件看作一個具有輸入和相應輸出的「黑匣子」，這樣就可以進行系統建模而不必關心其實際結構的複雜細節。
當今集成電路的帶寬不斷提高，因而必須在寬頻率範圍內表徵其性能。傳統的低頻參數，如電阻、電容和增益等，可能與頻率有關，因此可能無法全面描述IC在目標頻率的性能。此外，要在整個頻率範圍內表徵一個複雜IC的每個參數可能是無法實現的，而使用S參數的系統級表徵則可以提供更好的數據。
可以使用一個簡單的RF繼電器來演示高頻模型驗證技術。如圖1所示，可以將RF繼電器看作一個三埠器件：一個輸入埠、一個輸出埠和一個用於開關電路的控制埠。如果器件性能與控制端無關，一旦設定後，就可以將繼電器簡化為一個雙埠器件。因此，可以通過觀察輸入端和輸出端的行為來全面表徵該器件。
圖1. RF繼電器模型
要理解S參數的概念，必須知道一些傳輸線理論。與大家熟悉的直流理論相似，在高頻時，最大傳輸功率與電源的阻抗和負載的阻抗有關。來自一個阻抗為ZS，的電源的電壓、電流和功率，沿著一條阻抗為 Z0， 的傳輸線路，以波的形式行進到阻抗為 ZL.的負載。如果 ZL = Z0， 則全部功率都會從電源傳輸到負載。如果 ZL ≠ Z0， 則某些功率會從負載反射回電源，不會發生最大功率傳輸。入射波和反射波之間的關係通過反射係數Γ來表示，它是一個複數，包含關於信號的幅度和相位信息。
如果 Z0 和 ZL 完全匹配，則不會發生反射，Γ = 0。如果 ZL i開路或短路，則Γ = 1，表示完全不匹配，所有功率都反射回 ZS. 大多數無源系統中，ZL不與Z0， 完全相等，因此0 《 Γ 《 1。要使Γ大於1，系統必須包含一個增益元件，但RF繼電器示例將不考慮這一情況。反射係數可以表示為相關阻抗的函數，因此Γ可以通過下式計算：
（1）→ （2）
假設傳輸線路為一個雙埠網絡，如圖2所示。在這種表示方法中，可以看出，每個行進波都由兩部分組成。從雙埠器件的輸出端流到負載的總行進波部分， b2， 實際上是由雙埠器件的輸出端反射的一部分 a2 和透射器件的一部分a1，組成。反之，從器件輸入端流回電源的總行進波 b1 則是由輸入端反射的一部分 a1 和返回器件的一部分a2組成
圖2. S參數模型
根據以上的說明，可以利用S參數列出用來確定反射波值的公式。反射波和發射波計算公式分別如式3和式4所示。
（3）
（4）
如果ZS = Z0 （雙埠輸入的阻抗），則不會發生反射， a1 = 0. 如果 ZL = Z0（雙埠輸出的阻抗），則不會發生反射，a2 = 0. 因此，我們可以根據匹配條件定義S參數，如下所示：
（5）
（6）
（7）
（8）
其中：
S11 = 輸入反射係數
S12 = 反向透射係數
S21 = 正向透射係數
S22 = 反向反射係數
通過這些公式可以完整描述任何雙埠系統，正向和反向增益分別用S21和S12， 來表徵，正向和反向反射功率分別用S11 和 S22來表徵。
要在實際系統中求解上述參數，ZS， Z0， 和 ZL必須匹配。對於大多數系統，這很容易在寬頻率範圍內實現。