Tutoriel sur les paramètres de diffusion : Qu'est-ce que c'est et à quoi servent-ils

Qu'est-ce que les paramètres S ?

Les paramètres S, également connus sous le nom de paramètres de diffusion ou de matrice S, représentent la façon dont l'énergie RF se déplace à travers un réseau multiports. Ils représentent les propriétés linéaires des composants électroniques RF et décrivent comment l'énergie circule dans un réseau électrique.

La matrice des paramètres S calcule des caractéristiques telles que le gain, les pertes, l'impédance, le retard de phase de groupe, et le VSWR. Les paramètres S sont utilisés pour représenter un réseau complexe comme une simple « boîte noire » et indiquer clairement ce qui se passe au signal à l'intérieur de ce réseau. La boîte noire peut contenir n'importe quoi, allant d'une résistance, une ligne de transmission, ou un circuit intégré.

Lorsqu'on parle des paramètres S, le terme « diffusion » décrit comment les courants et tensions en propagation dans une ligne de transmission sont affectés lorsqu'ils entrent en contact avec une discontinuité causée par l'introduction d'un réseau dans la ligne de transmission.

Les paramètres S sont largement utilisés en génie électrique, électronique et des systèmes de communication pour décrire efficacement les caractéristiques électriques des réseaux électriques linéaires, en particulier ceux fonctionnant à haute fréquence et soumis à divers signaux d'entrée en régime permanent de faible amplitude.

Les paramètres S peuvent être utilisés à n'importe quelle fréquence, mais ils sont principalement utilisés dans les réseaux radiofréquence (RF) et micro-ondes car la puissance du signal et l'énergie sont plus faciles à mesurer que les courants et tensions. Les mesures des paramètres S doivent inclure des informations sur la fréquence en plus de l'impédance caractéristique ou de l'impédance du système, car les paramètres S dépendent de la fréquence.

Un réseau ou circuit interconnecte divers composants électriques tels que des résistances, des inductances et des condensateurs. Un port est un couple de bornes où un signal peut entrer ou sortir d'un réseau, ou toute paire de bornes dans lesquelles l'énergie est fournie ou à partir desquelles l'énergie est retirée.

Un réseau électrique, ou « boîte noire », à caractériser à l'aide des paramètres S peut avoir n'importe quel nombre, N, de ports, comme illustré à la Figure 1. Les ports sont les points où les courants électriques entrent ou sortent du réseau. Parfois, on les appelle des paires de « bornes ».

Que montrent les paramètres S ?

Les paramètres S sont des nombres complexes (nombres avec des parties réelles et imaginaires) qui peuvent être utilisés directement ou dans une matrice pour afficher l'amplitude et/ou la phase des caractéristiques de réflexion ou de transmission dans le domaine fréquentiel.

Lorsqu'un signal variable dans le temps complexe est transmis à travers un réseau linéaire, les décalages d'amplitude et de phase peuvent déformer considérablement la forme d'onde dans le domaine temporel. Par conséquent, les informations d'amplitude et de phase dans le domaine fréquentiel sont cruciales. Les paramètres S sont un paramètre qui supporte ces deux types d'informations et présente de nombreux avantages pour la caractérisation des dispositifs à haute fréquence.

Lors de la spécification d'un ensemble de paramètres S, les informations suivantes doivent être définies :

• La fréquence

• L'impédance caractéristique nominale (souvent 50 Ω)

• L'attribution des numéros de port

• Les conditions pouvant affecter le réseau, telles que la température, la tension de commande et le courant de polarisation, le cas échéant

Les détails des paramètres S

Selon l'approche des paramètres S, un réseau électrique est une « boîte noire » qui contient une variété de composants de circuit électrique de base interconnectés, tels que des résistances, des condensateurs, des inductances et des transistors, et qui communique avec d'autres circuits via des ports.

La matrice des paramètres S, qui peut être utilisée pour déterminer la réponse du réseau aux signaux appliqués aux ports, est une matrice carrée de nombres complexes qui sert de caractéristique du réseau. Un réseau électrique décrit par des paramètres S peut avoir un certain nombre de ports.

Les paramètres S offrent un moyen polyvalent d'exprimer diverses caractéristiques électriques des réseaux ou des composants, y compris des paramètres tels que le gain, le retour en perte, le rapport d'ondes stationnaires de tension (VSWR), la stabilité du réseau et le coefficient de réflexion.

Source : Electrical4u.

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