s参数snp格式详解

TouchStone1.1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ANSIStandardX3.4-1986中规定的ASCII字符才能在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-returnorcarriage-return/line-feedcombination）。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：#frequencyunitparameterformatRn其中#表示此行为评论行frequencyunit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，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。Rn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:#[HZ/KHZ/MHZ/GHZ][S/Y/Z/G/H][MA/DB/RI][Rn]双口网络文件:#[HZ/KHZ/MHZ/GHZ][S/Y/Z/G/H][MA/DB/RI][Rn]N口网络文件:#[HZ/KHZ/MHZ/GHZ][S/Y/Z/G/H][MA/DB/RI][Rn]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：#GHzSRIR100频率单位为KHz，Y参数，用实部-虚部表示，归一化到100欧姆：#KHzYRIR100频率单位为Hz，Z参数，用幅度-角度表示，归一化到1欧姆：#HzZMAR1频率单位为KHz，H参数，用实部-虚部表示，归一化到1欧姆：#KHzHRIR1频率单位为Hz，G参数，用幅度-角度表示，归一化到1欧姆：#HzGMAR1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）frequencyvalueN11双口网络数据集（行）frequencyvalueN11,N21,N12,N22其中：frequencyvalue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-portS-parameterfile,singlefrequencypoint#MHzSMAR50!freqmagS11angS112.0000.894-12.136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-portZ-parameterfile,multiplefrequencypoints#MHzZMAR75!freqmagZ11angZ111000.99-42000.80-223000.707-454000.40-625000.01-89在上例中，Z11（输入阻抗）归一化到75欧姆，通过选项行中的(R75)表示。例3：!2-portH-parameterfile,singlefrequencypoint#KHzHMAR1!freqmagH11angH11magH21angH21magH12angH12magH22angH222.95-263.57157.0476.66–14在上例中H参数是幅度-相位格式，参考电阻为1欧姆。例4：!2-portS-parameterfile,threefrequencypoints#GHZSRIR50.0!freqRelS11ImS11ReS21ImS21ReS12ImS12ReS22ImS221.00000.3926-0.1211-0.0003-0.0021-0.0003-0.00210.3926-0.12112.00000.3517-0.3054-0.0096-0.0298-0.0096-0.02980.3517-0.305410.0000.34190.3336-0.01340.0379-0.01340.03790.34190.3336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3×3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（4×4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frequencyvalueN11N12N13N21N22N23N31N32N334口网络描述frequencyvalueN11N12N13N14N21N22N23N24N31N32N33N34N41N42N43N44其中，frequencyvalue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-portS-parameterdata,takenatthreefrequencypoints#GHZSMAR505.000000.60161.240.40-42.200.42-66.580.53-79.34!row10.40-42.200.60161.200.53-79.340.42-66.58!row20.42-66.580.53-79.340.60161.240.40-42.20!row30.53-79.340.42-66.580.40-42.200.60161.24!row46.000000.57150.370.40-44.340.41-81.240.57-95.77!row10.40-44.340.57150.370.57-95.770.41-81.24!row20.41-81.240.57-95.770.57150.370.40-44.34!row30.57-95.770.41-81.240.40-44.340.57150.37!row47.000000.50136.690.45-46.410.37-99.090.62-114.19!row10.45-46.410.50136.690.62-114.190.37-99.09!row20.37-99.090.62-114.190.50136.690.45-46.41!row30.62-114.190.37-99.090.45-46.410.50136.69!row4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）frequencyvalueN11N12N13N14!row1N15N16N21N22N23N24!row2N25N26N31N32N33N34!row3N35N36N41N42N43N44!row4N45N46N51N52N53N54!row5N55N56N61N62N63N64!row6N65N66其中，frequencyvalue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_unitYMARimpedancefreqmagY11angY11magY12angY12magY13angY13magY14angY14!1strow