Heijastusparametrien oppaana: Mitä ne ovat ja mitä ne tekevät?

Mitä ovat S-parametrit?

S-parametrit, myös tunnettu nimellä sironta- tai S-matriisin parametrit, kuvastavat, miten RF-energia liikkuu moniporttisessa verkossa. Ne edustavat RF-sähkökomponenttien lineaarisia ominaisuuksia ja kuvaavat, miten energia kulkee sähköverkossa.

S-parametrin matriisi laskentaa ominaisuuksia, kuten vahvistus, tappio, impedanssi, vaihegruppivaiheviive ja VSWR. S-parametreja käytetään kompleksisen verkon esittämiseen yksinkertaisena "mustana laatikona" ja ne selkeästi ilmaisevat, mitä tapahtuu signaalille kyseisessä verkossa. Mustan laatikon sisällä voi olla mitä tahansa, kuten vastus, siirtolinja tai integroitu piiri.

Kun puhutaan S-parametreista, termi "sironta" kuvaa sitä, miten siirtolinjan matkustavat virrat ja jännitteet muuttuvat, kun ne kohtaavat epäjatkuvuuden, joka on aiheutunut verkon lisäämisestä siirtolinjaan.

S-parametreitä käytetään laajasti sähkö-, elektroniikka- ja viestintätekniikan insinööriammateissa, jotta voidaan tehokkaasti kuvata lineaaristen sähköverkkojen sähköominaisuuksia, erityisesti niitä, jotka toimivat korkeilla taajuuksilla ja joita vaikutetaan erilaisilla vakaapäätason syötteillä pienillä amplituudeilla.

S-parametreitä voidaan käyttää mihin tahansa taajuuteen, mutta niitä käytetään pääasiassa radiofrekvenssi- (RF) ja mikroaaltoverkoissa, koska signaalin voiman ja energian huomioon ottaminen on yksinkertaisempaa kuin virtauksen ja jännitteen. S-parametrin mittauksiin on sisällyttävä taajuustiedot lisäksi karakteristinen impedanssi tai järjestelmän impedanssi, koska S-parametrit ovat taajuusriippuvaisia.

Verkko tai piiri yhdistää erilaisia sähkökomponentteja, kuten vastukset, induktiot ja kapasitanssit. Portti on pari terminaaleja, joihin signaali voi tulla tai lähteä verkosta, tai mikä tahansa terminaalipari, johon energia tuodaan tai josta se poistetaan.

S-parametreilla luokiteltava sähköverkko tai "musta laatikko" voi sisältää mitä tahansa määrää, N, portteja, kuten kuvassa 1. Portit ovat pisteitä, joihin sähkövirrat tulevat tai poistuvat verkon ulos. Joskus näitä kutsutaan pariksi "terminaaleiksi".

Mitä S-parametrit ilmaisevat?

S-parametrit ovat kompleksilukuja (lukuja, joilla on reaaliosa ja imaginaariosa), jotka voidaan käyttää suoraan tai matriisissa kuvamaan heijastumisen tai läpäisyominaisuuksien amplitudia ja/tai vaihetta taajuusalueella.

Kun monimutkainen aikavaihteleva signaali kulkee lineaarisessa verkossa, amplitudin ja vaiheen muutokset voivat vääristää aikadomain signaalimuodon merkittävästi. Tämän vuoksi amplitudin ja vaihen tiedot taajuusalueella ovat olennaisia. S-parametrit ovat parametri, joka tukee molempia tietoja ja tarjoaa monia etuja korkean taajuuden laitteiden luokittelemiseen.

Kun määritellään joukko S-parametreja, on määritettävä seuraavat tiedot:

• Taajuus

• Nomin