利用S参数来描述PCB串扰

域，每个频率成分和S参数中对应的频率点的数值相乘，结果再转换到时域，即表示DUT对一个阶跃信号的响应，例如使用图2中完全相同的频域数据表示在图3 上但显示为时域上对阶跃信号的响应。可以发现近端串扰和远端串扰有非常明显不一样的特征。再利用数学运算可改变激励信号的上升时间来查看相应耦合到相邻被干扰传输线上的信号会有什么改变。

图3、和前面表示的对相邻被干扰传输线的相同串扰，但在时域上利用阶跃信号作为干扰源传输线的输入。垂直刻度是每格10%串扰，而水平刻度是每格0.5ns。

本例中，近端串扰S31的峰值对于上升时间不管是50ps或200ps对应的变化不是很敏感，但是远端干扰峰值电压对上升时间的变化却非常敏感，随着上升时间的增加峰值从-40%变化到-25%。

近端和远端串扰的时域显示和频域显示的是相同的数据，只是显示方式上的不同。时域和频域之间相互转换的灵活性便于我们快速得知某种上升时间的阶跃信号带来的串扰的噪声波形。

串扰随耦合间距增加而下降

S参数描述的不仅仅是任何两导体之间的耦合，而且还考虑了信号传播的方向对串扰的影响。图4表示测量到的对其它端口的近端串扰。和设想的一样，端口1和另外三个相邻端口的近端噪声随着该端口距离端口1越远越小。

图4、干扰源传输线和相邻多个受干扰对象传输线近端串扰的频域（左）和时域（右）结果。频域波形的水平轴是满刻度20GHz，垂直轴是满刻度40dB，顶部是0dB。时域波形的水平轴是0.5ns/div，垂直轴是10%/div。S51和S71的时域波形放大到了1%/div

尽管近端串扰随着端口远离干扰源而下降，但是近端噪声的频域响应特征和远端噪声更类似，只是下降得更明显。观察S51和S71的时域响应可以确认，虽然噪声是在近端测量到的，S51和S71的响应主要还是由远端噪声的峰值毛刺的反射所决定。

差分响应

这四个单端传输线可以被看做是两个差分对。在很多高速数字应用中，一个差分对也常称做是一个通道。差分对的信号被描述成差模信号和共模信号。S参数形式上可以延伸为包括干扰源和受干扰对象的差模信号和共模信号的通道之间串扰的各种组合。

图1的测试板有8个端口连接到4个独立的单端的传输线上作为差分对，这样总共就只有4个端口，2个差分对。按单端端口的标识方式，差分端口将标识为差分端口1到差分端口2和差分端口3到差分端口4。

按照约定俗成的方法标识差模和共模S参数，用字母D表示差模信号，字母C表示共模信号。从一个差分口输入和另外一个差分口输出的的S参数组合就标识为输出端口模式的字母，输入端口模式的字母，输出端口和输入端口。例如：

SDD31表示差模到差模信号之间的近端串扰。

SDD41表示差模到差模信号之间的远端串扰。

SCC31表示共模到共模信号之间的近端串扰。

SDD41表示差模到差模信号之间的远端串扰。

SCD31表示差模信号作为干扰源转换为近端共模信号的串扰。

通道和通道之间的差模和共模串扰如图5所示，这清楚地表明了紧耦合的差分通道在减小通道之间串扰方面的优势。

图5、频域上通道之间的差模和共模串扰：水平轴满刻度20GHz，垂直轴满刻度80dB，顶部0dB

差模信号的近端和远端串扰比共模信号的近端和远端串扰小20dB。这图形化地说明了为什么差分信号比共模信号或者单端信号更能降低串扰。

高速信号之间的串扰问题是很复杂的，它取决于干扰源通道的哪个端口作为信号输入以及受干扰通端的哪个端口是您观察的视角，它随频率变化，而且变化的方式很复杂，也会因上升时间而变化。S参数具有一些天然的特性便于描述串扰的复杂行为。S参数矩阵中的每个参量描述了任意端口对之间的串扰，可以时域或频域表示。它们可以用网络分析仪进行测量，也可以通过一些仿真软件仿真得到。如果您的设计中串扰是一个重要的问题，那么您就需要吃透S参数这个概念了!