Руководство по параметрам рассеяния: Что это такое и что они делают?

Что такое S-параметры?

S-параметры, также известные как параметры рассеяния или S-матрицы, представляют собой способ, которым радиочастотная энергия перемещается через многопортовую сеть. Они отражают линейные свойства радиочастотных электронных компонентов и описывают, как энергия проходит через электрическую сеть.

Матрица S-параметров вычисляет характеристики, такие как усиление, потери, импеданс, групповая задержка по фазе и КСВ. S-параметры используются для представления сложной сети в виде простого «черного ящика» и четко указывают, что происходит с сигналом внутри этой сети. Черный ящик может содержать что угодно, начиная от резистора, линии передачи до интегральной схемы.

При обсуждении S-параметров термин «рассеяние» описывает, как изменяются токи и напряжения, распространяющиеся по линии передачи, когда они сталкиваются с разрывом, вызванным введением сети в линию передачи.

S-параметры широко используются в электротехнике, электронике и инженерии связи для эффективного описания электрических характеристик линейных электрических сетей, особенно тех, которые работают на высоких частотах и подвергаются различным стационарным входным сигналам малой амплитуды.

S-параметры могут использоваться на любой частоте, но они в основном применяются в радиочастотных (RF) и микроволновых сетях, так как измерение мощности и энергии сигнала проще, чем измерение токов и напряжений. Измерения S-параметров должны включать информацию о частоте, а также характеристическое сопротивление или системное сопротивление, поскольку S-параметры зависят от частоты.

Сеть или схема соединяет различные электрические компоненты, такие как резисторы, индуктивности и конденсаторы. Пара терминалов, через которую сигнал может входить или выходить из сети, называется портом или любой парой терминалов, через которые подается или выводится энергия.

Электрическая сеть, или «черный ящик», который характеризуется с помощью S-параметров, может иметь любое количество, N, портов, как показано на рисунке 1. Порты — это точки, через которые электрические токи входят или выходят из сети. Иногда их называют парами «терминалов».

Что показывают S-параметры?

S-параметры — это комплексные числа (числа с действительной и мнимой частями), которые можно использовать непосредственно или в матрице для отображения амплитуды и/или фазы характеристик отражения или передачи в частотной области.

Когда сложный сигнал, изменяющийся во времени, проходит через линейную сеть, изменения амплитуды и фазы могут сильно исказить временную форму сигнала. Поэтому информация об амплитуде и фазе в частотной области является критически важной. S-параметры — это параметры, поддерживающие обе эти информации, и имеют множество преимуществ для характеристики устройств высокой частоты.

При определении набора S-параметров необходимо определить следующую информацию:

• Частота

• Номинальное характеристическое сопротивление (обычно 50 Ом)

• Распределение номеров портов

• Условия, которые могут повлиять на сеть, такие как температура, управляющее напряжение и ток смещения, где применимо

Детали S-параметров

Согласно подходу S-параметров, электрическая сеть — это «черный ящик», содержащий различные взаимосвязанные основные электрические компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, индуктивности и транзисторы, и взаимодействующий с другими цепями через порты.

Матрица S-параметров, которая может быть использована для определения реакции сети на сигналы, приложенные к портам, представляет собой квадратную матрицу комплексных чисел, служащую характеристикой сети. Электрическая сеть, описанная S-параметрами, может иметь несколько портов.

S-параметры предоставляют универсальный способ выражения различных электрических характеристик сетей или компонентов, включая параметры, такие как усиление, коэффициент отражения, коэффициент стоячей волны (КСВ), устойчивость сети и коэффициент отражения.

Источник: Electrical4u.

Заявление: Уважайте оригинальные материалы, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.