9 个 CST 电磁仿真软件电路获取 S 参数的方法

在 CST 软件的一些复杂的问题和电路中，S 参数任务直接计算 S 参数可能是行不通的。这就需要大家回归射频基础，重新思考研究方法。这两期我们多列举一些 S 参数的计算方法。

方法 1：S 参数任务+端口激励

优势：简单，直接，快速，通用，DC+AC 结果都有，全端口完整的 S 矩阵，自动归一。

局限：只能计算端口之间的整体网络 S 矩阵；稳态频谱。

CST 软件最简单直接的当然是 S 参数任务，模块可以是三维的结果，或者是 SnP 的数据，加上端口和任务即可。

方法 2：AC 任务+全端口

优势：更多频域分析场景。

局限：单端口网络激励（非完整 S 矩阵）；可自动归一或手动（取决于 AC 激励）；只能计算端口之间的整体网络；只能稳态全频段等幅激励；

AC 任务是频域分析，理论上当然也可得到 S 参数。激励一个端口 Signal，单位是根号瓦，这样得到的频域 Signal 也就是和 S 参数量级一致。激励振幅为 1，那么结果就自动归一化了：

可见结果与 S 参数任务结果一致；所以把 S 参数当成一种特殊的 AC 任务是有道理的。

方法 3. AC 任务+端口+探针+耦合器

优势：CST 软件可添加较多激励电路和负载电路；利用了端口快速定义激励; 利用探针可获得局部电路的 S 参数。

局限：单端口网络激励（非完整 S 矩阵）；较复杂的手动提取 S 参数；只能稳态全频段等幅激励；

如果我们这么画电路，然后 AC 任务激励 1 根号瓦 signal 在端口 1，这样结果中，探针只有电压电流，没有 signal（端口才有 signal）。我们只能通过电压电流获得功率，然后手动归一获得 S21。但是这种电路获得 S 参数其实是不对的，原因就是 in 这个信号是激励和反射的叠加，所以算不出 S11；手动算 S21 也是用错了入射信号，也是算错。

正确的方法就需要把入射信号和反射信号分隔出来，理想耦合器便是神器：

这个是 180 度的耦合器，内阻 50 欧与其他负载一致；端口 1 的信号-3.02dB 去到端口 2，分-3dB 到端口 4；同理端口 2 的信号分-3dB 给端口 3。所以我们可以在端口 3 和 4 区分入射信号和反射信号。

S11 提取用反射和入射相比，可用电压或电流（一样）；由于反射信号被耦合器衰减两次，而入射信号衰减一次，所以全频补偿 3.020624dB 的误差（或线性乘以 10^(3.020624/20)=1.415895）。

S21 提取用传输和入射相比，可用电压或电流（一样）；需要全频补偿耦合器的 0.020624dB 的误差（或线性乘以 10^(0.020624/20)=1.002377）。 

可拷贝到别的文档重命名：

这里的 S 参数是手动归一的，所以 AC 任务中端口 1 激励可以不是 1，这也是为什么能适用于更多的频域场景。

方法 4 和 5：AC 任务+电源+探针+耦合器

优势：可添加更多的激励电路和负载电路；可用电流或电压源取代端口；探针获得局部电路的 S 参数。

局限：单端口网络激励（非完整 S 矩阵）；较复杂的手动提取 S 参数。稳态频谱。

比如电压源：

CST 软件同样需要手动后处理计算 S 参数，并且补偿耦合器的误差。

电流源：

 同理，电流源电压源激励也可以不是 1，任意值均可。

对比目前 S21 的 5 个结果（S11 也都一样）：

 小结：

1.   S 参数任务+端口激励

优势：简单，直接，快速，通用，DC+AC 结果都有，全端口完整的 S 矩阵，自动归一。局限：只能计算端口之间的整体网络 S 矩阵；稳态频谱。

2.   AC 任务+全端口

优势：更多 AC 频域分析场景。局限：单端口网络激励（非完整 S 矩阵）；可自动归一或手动（取决于 AC 激励）；只能计算端口之间的整体网络；只能稳态全频段等幅激励；

3.   AC 任务+端口+探针+耦合器

优势：可添加较多激励电路和负载电路；利用了端口快速定义激励; 探针获得局部电路的 S 参数。局限：单端口网络激励（非完整 S 矩阵）；较复杂的手动提取 S 参数；只能稳态全频段等幅激励；

4.   AC 任务+电源+探针+耦合器

优势：可添加更多的激励电路和负载电路；可用电流或电压源取代端口；探针获得局部电路的 S 参数。局限：单端口网络激励（非完整 S 矩阵）；较复杂的手动提取 S 参数；只能稳态全频段等幅激励；

1. 手动提取可用探针频域结果，利用耦合器分离入射反射，注意耦合器的补偿

6.   以上结果都是复数格式，线性和 dB 转换都用的视窗：