【Touchstone 1.0&2.0数据格式解析】

touchstone 1.0&2.0数据格式解析

在进行s参数仿真时，一般存储的s参数模型为snp格式，如双端口模型为s2p格式，四端口模型为s4p格式。了解snp格式的具体要求，对于s参数的应用具有重要作用。
本质上，s参数是由s参数矩阵组成的，snp文件就是标明了格式的s参数矩阵。

1.option line基本格式

touchstone1.0格式的snp文件必须包含一个选项行（option line，第一个选项行之后的选项行都会被忽略），选项行用于规定s参数的基本格式为：

其中：

• #：用于标记option line的抬头

• frequency unit：用于说明s参数中频率的单位，可用单位有hz，khz，mhz，ghz。默认为ghz

• parameter：用于说明文档中是什么类型的参数，合法的参数包括：s参数，y参数（导纳参数），z参数（阻抗参数），h参数，g参数。默认为s参数

• format：用于说明网络参数的格式。合法的值有：
  （1）db，即db+角度
  （2）ma，即幅值+角度
  （3）ri，即实部+虚部
  其中，所有角度都用度数表示。默认设置为ma

• r n：代表参考电阻单位为ohms，n是欧姆值的正整数。默认为50ohms

举个例子：

该option line代表：

• 频率单位为hz
• s参数
• 数据格式为db+角度
• 参考电阻阻值为50ohms

该option line代表：

• 频率单位为khz
• h参数
• 数据格式为实部+虚部
• 归一化电阻阻值为1ohms

touchstone2.0中格式有所变化，首先格式变为“.ts”格式，关键词按照以下顺序安排在文件抬头：

• [version] 2.0
• #(option line)
• [number of ports]
  之后跟随如下关键字：
  
  touchstone2.0中的数据需要包含在[network data]和[end]两个关键字之间：
  

示例如下：


如果使用了[mixed-mode order]
关键字，则对应的是混合参数，混合参数只有s参数、y参数、z参数三种。

2. ports数量

1.0版本中不包含[number of ports]关键字
2.0版本中，每一个touchstone version2.0文件只能也必须包含1个[number of ports]关键字。其格式为：

注意[number of ports]与“n”之间必须有空格。
示例如下：

3. 双端口顺序

1.0版本中不包含[two-port data order]关键字
2.0版本中，[two-port data order]关键字仅适用于端口数量为2的情况，主要目的是区分端口顺序，如s参数中s12和s22的顺序。其格式为：

其中：
[two-port data order] 12_21代表双端口的的数据格式为n11，n21，n12，n22；
[two-port data order] 21_12代表双端口的的数据格式为n11，n12，n21，n22；

4.频点数量

1.0版本中不包含[number of frequencies],[number of noise frequencies]两种关键字。
2.0版本中，[number of frequencies]关键字用于说明参数中的频点数量，数量必须是大于0的正数。该关键字应该跟随在[number of ports]关键字后，网络数据之前，示例如下：

2.0版本中，[number of noise frequencies]关键字用于说明参数中的噪声频点数量，数量必须是大于0的正数。该关键字只有在参数中存在噪声频点数据才会提供，不是一定要提供的。该关键字应该跟随在[number of ports]关键字后，网络数据之前，示例如下：

5.network data格式

1.0版本无[network data]关键字，直接在optional line之后给出network data数据。
示例如下：

2.0版本中[network data]关键字之后跟随的是具体的数据，示例如下：

5.1 1.0版本

1.0版本矩阵数据格式要求如下：

一般来说，矩阵的数据都是single-ended data，不存在差分的数据。
对于单端口网络来说，数据集格式为：

对于双端口网络来说，数据集格式为：

注意，其中的每个数据单元都是按照option line格式要求进行填写，如幅度-角度，db-角度，实部-虚部，即每个数据单元都包含两个数据（两个数据之间用空格隔开），每个数据单元都需要用1个或者多个空格隔开，每个数据行都以换行符结束；

对于3端口网络来说，数据集格式为（3x3矩阵）：

对于4端口网络来说，数据集格式为（4x4矩阵）：

对于5端口及其以上网络来说，数据集格式为：

可以看出：

• 每个频点数据的频点信息只出现在第一个位置
• 每一行最多由4个数据单元组成，其中3port按照矩阵数据格式输出（一行3个数据）

1端口的示例如下：

2端口的示例如下：

4端口的示例如下：

5.2 2.0版本

2.0版本的数据集格式除2port外，基本与1.0相同。
其中，2port时，数据格式要根据[two-port data order]关键字来确认，如果[two-port data order]关键字的值为21_12，则2port的数据集格式为：

如果[two-port data order]关键字的值为12_21，则2port的数据集格式为：

示例如下：

2.0版本中，还支持[martix format]的矩阵格式，简单的说，就是矩阵输出是全部，还是左下部分或右上部分。[martix format]的值有“full”、“lower”、“upper”三种，其中：

• full代表完整矩阵，如3端口：

• lower代表左下部分，如3端口：

• upper带包右上部分，如3端口：

故对于5端口及其以上的端口，如6端口，可以采样如下形式：

6. end

1.0版本无[end]关键字
2.0版本[end]关键字用于表征touchstone 2.0文件的结尾，必须添加。

参考文件

1. touchstone file format specification version 2.0
2. touchstone1.1格式详解