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如何正确使用传输线反射系数
新设计人员经常参考反射系数来描述传输线负载端的反射。不幸的是，大多数不精通信号完整性分析的设计人员可能不知道反射系数并不是用于描述传输线上负载反射的完整指标。在具有有限大小和确定几何形状的通道中，信号将不会像平面波那样传播，并且无法使用传输线反射系数来描述其反射。相反，我们需要S参数和输入阻抗来正确描述沿传输线的阻抗不连续处的信号行为。
传输线反射系数与S参数和输入阻抗的关系
所有传输线都是用于引导电磁脉冲或电磁波传播的介质。不管是处理数字脉冲还是交流谐波，电磁波的入射波前都可以从两种材料之间的界面反射回来。在光学方面，我们说这是由于折射率对比引起的。在电磁学中，我们说这是由于两种介质的介电常数不匹配造成的。在电子产品中，这是由于阻抗不匹配引起的（请注意，所有这些量都是相关的！）。
连接到负载阻抗Z in，源阻抗Z S和输入阻抗Z in的传输线涉及的阻抗如下所示：
带有输入，源和负载阻抗的传输线示意图。
推导平面波的反射系数是每个电磁学类别中的标准作业问题。传输线反射系数的一般定义为：
定义负载下传输线的反射系数。
在此，Z L是负载阻抗，Z 0是传输线的特性阻抗。此数量描述了由于阻抗不匹配而从传输线负载反射的电压。通常，在假定电磁波为平面波的情况下推导该方程式，并且大多数处理方法仅考虑传输线和负载分量之间发生的情况。
尽管在传输线的负载端存在反射系数，但是在传输线的源阻抗和输入阻抗之间也存在反射：
在源处定义传输线反射系数。
在这里，我们需要了解传输线的输入阻抗，这也是在负载下测得的传输线反射系数的函数。
输入阻抗
传输线部分的输入阻抗是传输线反射系数的函数。输入阻抗是进入源端的线路的阻抗。换句话说，它是由于负载的存在和传输线的特征阻抗而导致的源阻抗。我们通常认为负载阻抗由真实的输入阻抗和负载上指定的任何端接组成。传输线的输入阻抗是用于源端阻抗匹配的值，并定义为：
根据负载端传输线反射系数，长度为l的传输线段的输入阻抗。
如果在负载处有完美的匹配，我们将使负载处的传输线反射系数等于零；在源端也是如此。从上式可以看出，如果传输线的反射系数为零（完美阻抗匹配），则输入阻抗就是该线路的特性阻抗，而与线路的长度无关。如果源阻抗和传输线特性阻抗不匹配，仍可能会有反射！反射只是发生在源端，而不是在负载端。
实际上，反射系数在所有频率下都永远不等于零，这就是为什么我们使用S参数（特别是S11或回波损耗）来描述在广泛频率范围内的反射的原因。
S11（回波损耗）
S11与回波损耗密切相关；这两个数量互为倒数。大多数RF设计人员都熟悉回波损耗的公式：
根据传输线反射系数定义回波损耗。
输入阻抗和S11（回波损耗）都与传输线反射系数有关。实数S参数是频率的复杂函数，并且可能具有一组复杂的共振/反共振；下面显示了一个传输线示例，该传输线连接到端接50欧姆的1 pF负载电容。
S11和输入电容为1 pF的负载分量的反射系数的比较。
在这里，我们看到传输线像典型的谐振腔一样，当传输线很短时具有确定的谐振结构。最终，随着线路变长，损耗开始占主导地位，S11频谱中的谐振开始消失。
从上图可以明显看出，如果将线延长到无穷远，我们将发现每个端口的输入阻抗都减小为上述标准反射系数方程式之一。对于在实际频率下工作的实际传输线，必须根据输入阻抗和S参数来描述信号行为，尤其是在线路短时。
使用S参数和输入阻抗检查反射
如上所述，传输线的S参数和输入阻抗是描述传输线负载端信号反射的正确工具。反射系数只是故事的一部分。由于输入阻抗仅取决于反射系数和传播常数，因此只要您可以近似传输线的传播常数，就可以近似输入阻抗。
S参数是用于描述传播信号通过通道时的反射和损耗的标准工具。如果要提取理解互连所需的所有信息，则可以使用以下过程确定传输线的S参数和输入阻抗：
将PCB布局软件与集成的现场求解器一起使用，以提取通道的S参数。
使用标准S参数到ABCD参数的转换来确定通道的宽带传播常数。
使用负载阻抗谱（包括负载电容！）和传输线的阻抗谱计算负载端的反射系数。
使用步骤3的结果计算输入阻抗。
通过此过程，您无需PCB布局即可获得传输阻抗的输入阻抗和S参数。