用是德科技E5063A矢量网络分析仪测量差分放大器的差分 S 参数

差分放大器广泛应用于高速 ADC 驱动、差分传感前端与射频中频链路，核心价值是放大两路输入之差、同时抑制两路共有的干扰。评价其性能，只看增益与带宽并不足够，还需考察共模抑制能力，这正是差分 S 参数（混合模 S 参数）所描述的内容。

一、差分 S 参数是什么

普通 S 参数描述单端端口入射波与反射波的关系，而差分器件的“端口”实际是一对传输线。工程上引入混合模 S 参数：把差分对视为一个逻辑端口，将信号分解为差模与共模两种模式，得到 Sdd、Scc 与 Sdc、Scd 等参数。

二、混合模参数如何对应放大器特性

Sdd21 是差模增益，是增益平坦度与带宽评估的主线；Sdd11、Sdd22 为差分端口回波损耗，反映差分阻抗匹配；Scc21 是共模增益，越低越好；Scd21、Sdc21 为模式转换参数，量化差模与共模之间的串扰，直接体现共模抑制能力。由差模增益与共模增益可换算共模抑制比：CMRR(dB) = 20 lg |Sdd21 / Scc21|，CMRR 越高，放大器抗共模干扰的能力越强。

图 1  差分放大器混合模 S 参数示意：差模增益、共模增益与 CMRR

三、E5063A 的测量方法

E5063A 没有物理差分端口，其思路是用软件“造”出差分端口：把两个 50 Ω 单端端口作为一副差分对，通过夹具仿真器（Fixture Simulator）中的平衡-非平衡转换（BalUn）功能，对端口测得的单端 S 参数做数学变换，得到混合模参数。该仪器覆盖 100 kHz 至 18 GHz，动态范围最高 122 dB（典型值）。操作流程如下：

图 2  E5063A 与差分放大器的连接拓扑及混合模参数转换

系统校准：先完成常规 2 端口校准（SOLT 或 ECal 电子校准），把参考面移到夹具或被测件端口；必要时用端口延伸或网络去嵌，将参考面推至被测件引脚。

设置拓扑：依次进入 Analysis → Fixture Simulator → Topology → Device，选择 Bal（平衡），指定物理端口与逻辑差分端口的连接关系。

开启转换：打开 BalUn 与 Fixture Simulator，按下 Meas 键，在参数列表中选择 Sdd11、Sdd21、Scc11 等混合模参数。

连接读数：将差分放大器的差分输入接到端口 1 与端口 2，即可实时读取幅度、相位、群延迟等结果。

四、注意事项

进行平衡-非平衡转换时，两个非平衡端口的阻抗设置必须相等；

夹具仿真器适合差分端口混合模反射参数及部分传输参数的测量，若要完整获得四端口混合模参数，可配合 U1810B USB 开关将端口扩展至 4 端口；

E5063A 定位为无源器件与小信号测试的经济型平台，不支持功率扫描，放大器的 P1dB、三阶交调等非线性指标需另配方案；

校准完成后，建议用已知性能的验证件做一次置信度检查。

借助 E5063A 的夹具仿真器，工程师无需购置昂贵的 4 端口矢量网络分析仪，即可在 2 端口平台上获得差分放大器的差模增益、差分匹配与共模抑制特性，为设计验证提供实用的数据支撑。