一．什么是差分S参数
随着数字通信系统事情频率的不断提高，在电路板设计的过程中旗子暗记完全性问题变得日益突出。在高速模数转换系统中同时存在数字与射频（仿照）两种旗子暗记，对付差分形式的射频旗子暗记，在设计过程中须要定量地确定差分线之间的间距、单根差分线的线宽、差分对的抗滋扰能力以及端接匹配电阻大小等参数。而传统的S参数无法准确的表示出差分线中差模旗子暗记与共模旗子暗记之间的转换，不能很好地衡量差分传输线的性能，因此引入混模（Mixed-Mode）S参数即差分（Differential）S参数，均衡（Balanced）S参数的观点。差分S参数紧张描述的是差分端口的回损（RL）、插损（IL）、模态转换损耗等。
差分传输系统早已成为高速旗子暗记系统传输的主流。如果差分传输线的间隔很近，差分线之间能很好的耦合，差分旗子暗记完备对称,任何引入的噪声对两条差分传输线的影响是相同的,那么在芯片的吸收端,由于减法运算，引入的共模噪声就被抵消了。单端四端口S参数矩阵描述了每个端口受到勉励分别有什么样的相应。如果是用来传输差分旗子暗记，这个单端四端口网络就可以理解为一个差分二端口网络，稠浊模式S参数从物理意义上理解正是描述了成对的两根线对两个旗子暗记之和（共模）和两个旗子暗记之差（差模）分别有什么样的相应。
二．差分S参数矩阵
图源：CSDN
范例的差分S参数如上图所示，个中，Differential-Differential、Common-Common两个矩阵比较好理解。
SDDnn代表从portn输入又从portn输出的差分旗子暗记，即portn的差分回波损耗，如SDD11代表从port1输入、从port1输出的差分旗子暗记，即port1的差分回波损耗；SCCnn代表从portn输入又从portn输出的共模旗子暗记，即portn的共模回波损耗，如SCC11代表从port1输入、从port1输出的共模旗子暗记，即port1的共模回波损耗；SDDnm代表从portm输入，从portn输出的差分旗子暗记，即portm到portn的差分插入损耗，如SDD12代表从port2输入、从port1输出的差分旗子暗记，即port2到port1的差分插入损耗；SCCnm代表从portm输入，从portn输出的共模旗子暗记，即portm到portn的共模插入损耗，如SCC12代表从port2输入、从port1输出的共模旗子暗记，即port2到port1的共模插入损耗；
其余两个矩阵Common-Differential、Differential-Common则代表模态转换，以Common-Differential矩阵为例：
SCD11代表从port1输入差分旗子暗记，在port1吸收到的共模旗子暗记；SCD12代表从Port2输入差分旗子暗记，在Port1吸收到的共模旗子暗记；SCD21代表从port1输入差分旗子暗记，在port2吸收到的共模旗子暗记；SCD22代表从port2输入差分旗子暗记，在port2吸收到的共模旗子暗记。
通过差分S参数矩阵，可以将差分旗子暗记的传输特性完全描述出来。
三．差分插入损耗
SDD项包括了互连如何浸染于差分旗子暗记的信息。反射差分旗子暗记SDD11包含了互连的差分阻抗信息，传输差分旗子暗记SDD21描述了互连传输差分旗子暗记的质量。由于大部分差分对都运用在高速串行链路中，以是差分插入损耗是目前最主要的差分S参数元素。相位包含了差分旗子暗记的时延和散射信息，而幅度则包含了由于损耗和其他成分所引起的衰减信息。SDD21受制于导线损耗和介质损耗；连接器、层切换和过孔的阻抗不匹配；过孔短桩线的谐振和模态转化。
四．模态转化项
差分S 参数矩阵的非对角线象限被称为模态转化象限。模态转化的第一个问题是，如果对差分旗子暗记存在很多模态转化，则差分旗子暗记的幅度会衰减。这种衰减可能会增加误码率。模态转化的第二个问题是，天生的共模旗子暗记可能在差分对的未端接末端发生反射，每次过不对称之处时，个中一些共模旗子暗记就可能会转化回差分旗子暗记，但它又和数据流不同步，从引起初始差分旗子暗记的失落真，这将使眼图塌陷，增加误码率。
五．单端S参数转换为混模S参数
事实上，所有的仪器都只能丈量单端S参数，仿真软件也都因此单端S参数为仿真根本。以是，无论是仪器丈量还是软件仿真，在仿真差分S参数时，都是先仿真出单端S参数，再转化为差分S参数的。单端S参数通过一个矩阵变换转化为差分S参数，公式为：
个中，表示混模或差分S参数矩阵，M表示变换矩阵，表示常日测得的单端S参数矩阵。
参考资料：1.Eric Bogatin.旗子暗记完全性与电源完全性剖析（第三版）.中国工信出版集团
2.单端S参数与差分S参数转化-CSDN
https://blog.csdn.net/qq_42682826/article/details/127703038
3.射频系统中稠浊模S参数的运用-搜狐
https://www.sohu.com/a/343895348_423129
4.S参数丈量根本-知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/186263320
