Spredningsparametere Tutorial: Hva er de og hva gjør de?

Hva er S-parametre?

S-parametrene, også kjent som spreings- eller S-matriseparametre, representerer hvordan RF-energi beveger seg gjennom et flerportnettverk. De representerer de lineære egenskapene til RF-elektroniske komponenter og beskriver hvordan energi reiser gjennom et elektrisk nettverk.

S-parametrematrisen beregner egenskaper som forsterkning, tap, impedans, fasegruppeforsinkelse og VSWR. S-parametre brukes til å representere et komplekst nettverk som en enkel "sort boks" og angir tydelig hva som skjer med signal i det nettverket. Den sorte boksen kan inneholde alt fra en motstand, en overføringslinje, eller en integrert krets.

Når man snakker om S-parametre, beskriver termen "spreing" hvordan reisende strømmer og spenninger i en overføringslinje påvirkes når de kommer i kontakt med en diskontinuitet forårsaket av innføring av et nettverk i overføringslinjen.

S-parametre brukes vidt i elektrisk, elektronisk og kommunikasjonssystemteknikk for å effektivt beskrive de elektriske egenskapene til lineære elektriske nettverk, spesielt de som opererer ved høy frekvens og er utsatt for ulike stasjonære inngangssignaler med små amplituder.

S-parametre kan brukes på enhver frekvens, men de brukes hovedsakelig i radiofrekvens (RF) og mikrobølgenettverk fordi signalstrømmer og energi er enklere å måle enn strømmer og spenninger. S-parametermålinger må inkludere frekvensinformasjon i tillegg til karakteristisk impedans eller systemimpedans, fordi S-parametre er frekvensavhengige.

Et nettverk eller krets kobler sammen ulike elektriske komponenter som motstander, induktorer og kondensatorer. Et par terminaler der et signal kan komme inn eller ut av et nettverk kalles en port eller ethvert par terminaler der energi leveres inn eller trekkes ut.

Et elektrisk nettverk, eller "sort boks", som skal karakteriseres ved hjelp av S-parametre, kan ha et hvilket som helst antall, N, av porter, som vist i figur 1. Porter er punkter hvor elektriske strømmer enten kommer inn eller ut av nettverket. Noen ganger refereres disse til som par av "terminaler".

Hva indikerer S-parametre?

S-parametre er komplekse tall (tall med reelle og imaginære deler) som kan brukes direkte eller i en matrise for å vise amplituden og/eller fasen av refleksjon eller transmisjonsegenskaper i frekvensdomenet.

Når et komplekst tidsvarierende signal sendes gjennom et lineært nettverk, kan amplituden og faseskiftene dramatisk forvreng den tidsdomenete bølgeformen. Derfor er amplitude- og faseinformasjon i frekvensdomenet essensiell. S-parametre er en parameter som støtter begge informasjonene og har mange fordeler for karakterisering av høyfrekvenskomponenter.

Når man spesifiserer et sett med S-parametre, må følgende informasjon defineres:

• Frekvensen

• Den nominelle karakteristiske impedansen (ofte 50 Ω)

• Tildeling av portnummer

• Forhold som kan påvirke nettverket, som temperatur, kontrollspenning og biasstrøm, der det er relevant

Detaljene om S-parametre

Ifølge S-parametretilnærmingen er et elektrisk nettverk en "sort boks" som inneholder en rekke sammenkoblet grunnleggende elektriske kretskomponenter, inkludert motstander, kondensatorer, induktorer og transistorer, og som kommuniserer med andre kretser gjennom porter.

S-parametrematrisen, som kan brukes til å bestemme nettverkets respons på signaler som påføres portene, er en kvadratisk matrise av komplekse tall som fungerer som en karakteristikk for nettverket. Et elektrisk nettverk beskrevet ved S-parametre kan ha et antall porter.

S-parametre gir en fleksibel måte å uttrykke ulike elektriske egenskaper av nettverk eller komponenter, inkludert parametre som forsterkning, returavvik, spenningssvingsbrytningsforhold (VSWR), nettverkets stabilitet og refleksjonskoeffisient.

Kilde: Electrical4u.

Erklæring: Respekt den originale, god artikkel verdt å dele, hvis det er overskridelse kontakt slett.