Tutorial de Parâmetros de Dispersão: O que são e para que servem?

O que são os Parâmetros S?

Os parâmetros S, também conhecidos como parâmetros de espalhamento ou matriz S, representam como a energia RF se move através de uma rede multiporta. Eles representam as propriedades lineares dos componentes eletrônicos RF e descrevem como a energia viaja através de uma rede elétrica.

A matriz de parâmetros S calcula características como ganho, perda, impedância, atraso de grupo de fase e VSWR. Os parâmetros S são usados para representar uma rede complexa como uma simples "caixa preta" e indicar claramente o que acontece com o sinal dentro dessa rede. A caixa preta pode conter qualquer coisa, desde um resistor, uma linha de transmissão, ou um circuito integrado.

Ao discutir os parâmetros S, o termo "espalhamento" descreve como as correntes e tensões de propagação em uma linha de transmissão são afetadas quando entram em contato com uma descontinuidade causada pela introdução de uma rede na linha de transmissão.

Os parâmetros S são amplamente utilizados na engenharia de sistemas elétricos, eletrônicos e de comunicação para descrever efetivamente as características elétricas de redes elétricas lineares, especialmente aquelas operando em altas frequências e sujeitas a diversos sinais de entrada em estado estacionário com pequenas amplitudes.

Os parâmetros S podem ser usados em qualquer frequência, mas são principalmente utilizados em redes de radiofrequência (RF) e microondas, pois as considerações de potência e energia do sinal são mais fáceis de medir do que correntes e tensões. As medições de parâmetros S devem incluir informações de frequência, além da impedância característica ou impedância do sistema, pois os parâmetros S são dependentes da frequência.

Uma rede ou circuito interconecta vários componentes elétricos, como resistores, indutores e capacitores. Um par de terminais pelo qual um sinal pode entrar ou sair de uma rede é chamado de Porta ou qualquer par de terminais no qual a energia é fornecida ou retirada.

Uma rede elétrica, ou "caixa preta", a ser caracterizada usando parâmetros S, pode ter qualquer número, N, de portas, conforme mostrado na Figura 1. As portas são os pontos pelos quais as correntes elétricas entram ou saem da rede. Às vezes, esses são referidos como pares de "terminais".

O que Indicam os Parâmetros S?

Os parâmetros S são números complexos (números com partes reais e imaginárias) que podem ser usados diretamente ou em uma matriz para exibir a amplitude e/ou fase das características de reflexão ou transmissão no domínio da frequência.

Quando um sinal variável no tempo é passado por uma rede linear, as mudanças de amplitude e fase podem distorcer drasticamente a forma de onda no domínio do tempo. Portanto, as informações de amplitude e fase no domínio da frequência são cruciais. Os parâmetros S são um parâmetro que suporta ambas as informações e tem muitas vantagens para a caracterização de dispositivos de alta frequência.

Ao especificar um conjunto de parâmetros S, as seguintes informações devem ser definidas:

• A frequência

• A impedância característica nominal (geralmente 50 Ω)

• A alocação de números de porta

• Condições que possam afetar a rede, como temperatura, tensão de controle e corrente de polarização, onde aplicável

Detalhes Específicos dos Parâmetros S

De acordo com a abordagem dos parâmetros S, uma rede elétrica é uma "caixa preta" que contém uma variedade de componentes básicos de circuito elétrico interconectados, incluindo resistores, capacitores, indutores e transistores, e que se comunica com outros circuitos por meio de portas.

A matriz de parâmetros S, que pode ser usada para determinar a resposta da rede aos sinais aplicados às portas, é uma matriz quadrada de números complexos que serve como uma característica da rede. Uma rede elétrica descrita por parâmetros S pode ter várias portas.

Os parâmetros S oferecem um meio versátil de expressar várias características elétricas de redes ou componentes, incluindo parâmetros como ganho, perda de retorno, razão de onda estacionária (VSWR), estabilidade da rede e coeficiente de reflexão.

Fonte: Electrical4u.

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