S-parameter de-embedding: an exploration of precision in high-speed circuit design and test

一、背景

在高速电路设计与测试领域，S参数（散射参数）扮演着至关重要的角色。然而，由于实际测试环境中存在的夹具、连接线等非电路元件的影响，直接测量得到的S参数往往无法真实反映电路本身的性能。因此，S参数去嵌技术的出现，为高速电路设计师们提供了一种有效的方法，用于从测量数据中剥离非电路元件的影响，从而获取更为准确的电路性能参数。

二、原理分析

S参数去嵌技术的核心在于通过数学方法，将被测件（DUT）与测试工具组成的复合系统的S参数进行分解，以提取出被测件本身的S参数。这一过程需要深入了解测试夹具的电气特性，以及其与被测件之间的相互作用。通过精确建模和计算，可以去除夹具对测量结果的影响，得到更为接近真实情况的电路性能参数。

在S参数去嵌的过程中，选择合适的去嵌方法和算法至关重要。目前，常用的去嵌方法包括开路-短路去嵌法、负载线去嵌法等。这些方法的基本原理是通过在测试电路中引入已知特性的元件（如开路、短路或特定负载），从而得到与测试相关的S参数。例如C的拓扑由A和B组成，通过乘以逆矩阵的操作，在C的总体的A参数左边乘以一个过孔的A参数的逆矩阵就可以得到真正的传输线的A参数，最后再转换回S参数。

三、发展与挑战

在高速电路设计中，S参数去嵌技术的应用范围广泛。无论是对于单个元件的性能评估，还是对于复杂电路系统的优化设计，S参数去嵌都能提供更为准确和可靠的数据支持。通过去嵌处理后的S参数，设计师们可以更加精确地了解电路的性能特性，如传输损耗、反射系数、串扰等，从而进行更为有效的优化和设计。

值得一提的是，随着计算机技术不断发展，基于软件的S参数去嵌工具也日益成熟。这些工具能够自动化地完成去嵌过程，大大提高工作效率和精度。同时，一些先进的去嵌算法和技术的出现，也为S参数去嵌技术的发展注入了新的活力。

然而，尽管S参数去嵌技术在高速电路设计中取得了显著的进展，但仍存在一些挑战和待解决的问题。例如，对于复杂的多端口电路系统，如何准确地进行去嵌处理仍然是一个难题。此外，随着电路工作频率的不断提高，对去嵌技术的精度和速度也提出了更高的要求。

四、SIDesigner 仿真实例

巨霖的SIDesigner提供了DE_Embed器件，可以实现S参数去嵌的功能，能够精确剥离非电路元件影响，为高速电路设计提供准确数据支持，助力电路性能优化与升级。

（S参数去嵌电路图）

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