s参数snp格式详解

1、TouchStone 1.1 格式详解2010年8月13日大哥牛发表评论阅读评论一 介绍TouchStone格式文件也就是我们通常是到的SnP文件，用来表示S参数。它是用来保存N端口网络有源设备或者无源连接的参数。在TouchStone格式成为事实上的标准的同时，并没有正式的文档规定文件的格式和语法。本文基于安捷伦公司（Touchstone的来源）的信息，由EIA/IBIS组织制定成一个正式的规定。二 常规语法和指导原则下面就是TouchStone文件的语法和指导原则1. TouchStone文件不区分大小写。2. 只有ANSI Standard X3.4-1986中规定的ASCII字符才能在

2、TouchStone文件合法使用。ASCII码值比十六进制0x7E大的字符是不允许使用的。同样ASCII码中的控制字符（通常比十六进制0x20小）也不允许使用，除了制表符（tabs）或者回车字符（carriage-return or carriage-return/line-feed combination）。3. 评论前面要以感叹号(!)开始。评论可以是一个独立的行，也可以在行末。评论通过换行符结束（即，不允许多行评论）。4. 按照惯例，TouchStone文件后缀为“.snp”,其中n为设备或者连接网络的端口数目。例如，双口网络的文件名就会这样命名： “filename.s2p”,三口网络

3、就是“filename.s3p”,以此类推。5. 按照惯例角度都是用度数来表示。三 文件格式格式描述介绍TouchStone数据文件包含一个“选项行”，在选项行之后会有一个或者多个网络参数的数据集，每个数据集都是在一个特定的频率小得到的。选项行规定文件包含的网络数据类型（s参数，z参数等等），数据值的格式（幅度-相位，实部-虚部等等）和归一化阻抗。每个频率的数据集可能为一行或者多行，每个数据集第一行以频率开始，这个频率就是等到这个数据集的频率。单口网络和双口网络数据集只有一行，三口或者以上网络都按矩阵的形式排列。TouchStone格式的文件支持的矩阵不限大小。（注意，尽管如此，很多应用程序或

4、者计算机内存都会设置一个上限。）除了上述选项行和数据行之外，双口网络还有可能带有噪声参数数据。最后，可以在需要的时候加入评论行。选项行，数据行，评论行和噪声数据在后面的章节详细讲述。选项行每个TouchStone数据文件必须要包含一个选项行（第一个选项行之后的选项行都会被忽略）。选项行必须是文件中第一个非评论行，格式如下：# R 其中# 表示此行为评论行frequency unit 规定频率的单位。合法的值有GHz, MHz, KHz, Hz。 默认值为GHz。parameter 表示网络数据的类型。合法的值有：S 为S参数,Y 为导纳参数,Z 为阻抗参数,H 为混合h参数,G 为混合G参数，

5、默认值为S。format规定网络参数对的格式。合法的值有：DB 是dB-角度 (dB = 20*log10|magnitude|)，MA 是幅度-角度,RI 是实部-虚部。 角度都要用度数表示。要注意的是，本格式并不规定噪声参数。（参见本文最后一节“加入噪声参数”）。默认值是MA。R n 规定参考电阻，单位为欧姆，n是欧姆值为正整数（实际上的阻抗都会规一化处理）。默认参考电阻是50欧姆。选项行参数要通过一个或者多个空格隔开，用换行符结束（CR或者CR/LF）。如果参数没有指定就会用默认值。除了开头的#号以及R后面的阻值，选项行的参数可以按随意的顺序排列。总结，选项行格式如下单口网络文件: #

6、HZ/KHZ/MHZ/GHZ S/Y/Z/G/H MA/DB/RI R n双口网络文件: # HZ/KHZ/MHZ/GHZ S/Y/Z/G/H MA/DB/RI R nN口网络文件: # HZ/KHZ/MHZ/GHZ S/Y/Z/G/H MA/DB/RI R n中括号()表示为可选项；/表示选择其中一个；n要用一个正整数代替。选项行示例最小的选项行（都用默认值）：#频率单位为GHz，S参数，用实部-虚部表示，归一化到100欧姆：# GHz S RI R 100频率单位为KHz，Y参数，用实部-虚部表示，归一化到100欧姆：# KHz Y RI R 100频率单位为Hz，Z参数，用幅度-角度表示

7、，归一化到1欧姆：# Hz Z MA R 1频率单位为KHz，H参数，用实部-虚部表示，归一化到1欧姆：# KHz H RI R 1频率单位为Hz，G参数，用幅度-角度表示，归一化到1欧姆：# Hz G MA R 1数据行选项行之后是数据集。数据集包含由选项行规定的网络参数数据（S参数，Z参数，等等。）。单口网络和双口网络值包含一行数据，三口或者以上的网络包含用矩阵形式表示的多行数据。每个数据集都以频率开始（即，每个数据集的第一个行（或者唯一的那一行）的第一个值），数据元素自身是用成对的形式表示的（幅度-角度，dB-角度，实部-虚部）。数据行和数据集通常有下面三种规则：1. 每行的数据对不超过

8、4个。2. 每个数据之间用空格隔开3. 每行数据通过换行符结束（CR或者CR/LF组合）4. 所有数据集要按照频率排序N端口网络的数据排序如下详述。单口和双口网络单口和双口网络每个频率只有一行数据。如下所示，数据行由频率开始，后面跟1个或者4个数据。单口网络数据集（行） 双口网络数据集（行） , , , 其中：frequency value是得到网络参数的频率；N11, N21, N12, N22是数据点，N11, N21,等表示的是数据对。网络数据点格式由选项行贵的，可以是幅度-角度，dB-角度，实部-虚部（即成对的数据）。对单口网络，只有11，而双口网络需要4个参数组成。每个数据元都用一个

9、或者多个空格隔开；每个数据行都以换行符结束（CR或者CR/LF）。允许多个数据行（集），但如前文所述，必须要按频率的顺序排列。下面是一些单口双口网络的实例。以感叹号（！）开始的行为评论。例1：!1-port S-parameter file, single frequency point# MHz S MA R 50!freq magS11 angS112.000 0.894 -12.136在上例中，2MHz的S11值用幅度-相位表示。参考阻抗为50欧姆。例2：!1-port Z-parameter file, multiple frequency points# MHz Z MA R 75!

10、freq magZ11 angZ11100 0.99 -4200 0.80 -22300 0.707 -45400 0.40 -62500 0.01 -89在上例中，Z11（输入阻抗）归一化到75欧姆，通过选项行中的(R 75)表示。例3：!2-port H-parameter file, single frequency point# KHz H MA R 1! freq magH11 angH11 magH21 angH21 magH12 angH12 magH22 angH222 .95 -26 3.57 157 .04 76 .66 14在上例中H参数是幅度-相位格式，参考电阻为1欧姆

11、。例4：!2-port S-parameter file, three frequency points# GHZ S RI R 50.0!freq RelS11 ImS11 ReS21 ImS21 ReS12 ImS12 ReS22 ImS221.0000 0.3926 -0.1211 -0.0003 -0.0021 -0.0003 -0.0021 0.3926 -0.12112.0000 0.3517 -0.3054 -0.0096 -0.0298 -0.0096 -0.0298 0.3517 -0.305410.000 0.3419 0.3336 -0.0134 0.0379 -0.01

12、34 0.0379 0.3419 0.3336在上例中，S参数格式是实部-虚部。3口和4口网络3口和4口网络排列成矩阵形式，每行表示一个矩阵行。换句话说（如下所示）,3口网络每个数据集有3行数，每行有3个数据对（即一个33的矩阵）。同样地，4口网络每个数据集有4行，每行有4个数据（44矩阵）。由于规则要求，数据集第一行以频率开始。3口网络描述 4口网络描述 其中，frequency value是得到网络参数的频率；N11, N21等是数据点，Nij表示的是数据对。通常，网络数据点格式由选项行规定，可以是幅度-角度，dB-角度，实部-虚部（即成对的数据）。每个数据元都用一个或者多个空格隔开；每个

13、数据行都以换行符结束（CR或者CR/LF）。允许多个数据行（集），但如前文所述，必须要按频率的顺序排列。下面是4口网络的实例.! 4-port S-parameter data, taken at three frequency points# GHZ S MA R 505.00000 0.60 161.24 0.40 -42.20 0.42 -66.58 0.53 -79.34 !row 10.40 -42.20 0.60 161.20 0.53 -79.34 0.42 -66.58 !row 20.42 -66.58 0.53 -79.34 0.60 161.24 0.40 -42.20

14、!row 30.53 -79.34 0.42 -66.58 0.40 -42.20 0.60 161.24 !row 46.00000 0.57 150.37 0.40 -44.34 0.41 -81.24 0.57 -95.77 !row 10.40 -44.34 0.57 150.37 0.57 -95.77 0.41 -81.24 !row 20.41 -81.24 0.57 -95.77 0.57 150.37 0.40 -44.34 !row 30.57 -95.77 0.41 -81.24 0.40 -44.34 0.57 150.37 !row 47.00000 0.50 136

15、.69 0.45 -46.41 0.37 -99.09 0.62 -114.19 !row 10.45 -46.41 0.50 136.69 0.62 -114.19 0.37 -99.09 !row 20.37 -99.09 0.62 -114.19 0.50 136.69 0.45 -46.41 !row 30.62 -114.19 0.37 -99.09 0.45 -46.41 0.50 136.69 !row 4注意，数据对不需要列对齐；唯一的需要是每行3（3口或者）或者4（4口网络）个数据对.5口及以上网络5口或者以上网络同样排列成矩阵形式。但是，由于TouchStone格式限制了每

16、行4个数据对，多出来的数据需要在后面行继续。矩阵每行必须要从新行开始。通常，每数据集第一行的第一个值为频率。这些规则可以通过6口网络格式来表示。6口网络格式（一个频率点） !row 1 !row 2 !row 3 !row 4 !row 5 !row 6 其中，frequency value是得到网络参数的频率；N11, N21等是数据点，Nij表示的是数据对。如上所示，每个矩阵行都扩展成2行。没个矩阵行都新起一行。通常，数据对由选项行指定的格式表示，每个数据元通过空格隔开。下面是一个更详细的10口网络的例子，Y参数是幅度-相位格式，单个频率。例6：# frequency_unit Y MA

17、R impedancefreq magY11 angY11 magY12 angY12 magY13 angY13 magY14 angY14 ! 1st rowmagY15 angY15 magY16 angY16 magY17 angY17 magY18 angY18magY19 angY19 magY1,10 angY1,10magY21 angY21 magY22 angY22 magY23 angY23 magY24 angY24 ! 2nd rowmagY25 angY25 magY26 angY26 magY27 angY27 magY28 angY28magY29 angY29

18、 magY2,10 angY2,10magY31 angY31 magY32 angY32 magY33 angY33 magY34 angY34 ! 3rd rowmagY35 angY35 magY36 angY36 magY37 angY37 magY38 angY38magY39 angY39 magY3,10 angY3,10magY41 angY41 magY42 angY42 magY43 angY43 magY44 angY44 ! 4th rowmagY45 angY45 magY46 angY46 magY47 angY47 magY48 angY48magY49 angY

19、49 magY4,10 angY4,10magY51 angY51 magY52 angY52 magY53 angY53 magY54 angY54 ! 5th rowmagY55 angY55 magY56 angY56 magY57 angY57 magY58 angY58magY59 angY59 magY5,10 angY5,10magY61 angY61 magY62 angY62 magY63 angY63 magY64 angY64 ! 6th rowmagY65 angY65 magY66 angY66 magY67 angY67 magY68 angY68magY69 an

20、gY69 magY6,10 angY6,10magY71 angY71 magY72 angY72 magY73 angY73 magY74 angY74 ! 7th rowmagY75 angY75 magY76 angY76 magY77 angY77 magY78 angY78magY79 angY79 magY7,10 angY7,10magY81 angY81 magY82 angY82 magY83 angY83 magY84 angY84 ! 8th rowmagY85 angY85 magY86 angY86 magY87 angY87 magY88 angY88magY89 angY89 magY8,10 angY8,10magY91 angY91 magY92 angY92 magY93 angY93 magY94 angY94 ! 9th rowmagY95 angY95 magY96 angY96 magY97 angY97 magY98 angY98magY99 angY99 magY9,10 angY9,10!10th rowmagY10,1 angY10,1 magY10,2 angY10,2 magY10,3 angY10,3 magY10,4 an