Spridningsparametrars handledning: Vad är de & vad gör de?

Vad är S-parametrar?

S-parametrarna, även kända som spridnings- eller S-matrisparametrar, representerar hur RF-energi rör sig genom ett flerportsnätverk. De representerar de linjära egenskaperna hos RF-elektroniska komponenter och beskriver hur energi rör sig genom ett elektriskt nätverk.

S-parametramatrisen beräknar egenskaper som förstärkning, förlust, impedans, fasgruppförsening och VSWR. S-parametrar används för att representera ett komplext nätverk som en enkel "svart låda" och tydligt indikera vad som händer med signalen inuti det nätverket. Den svarta lådan kan innehålla något, från en motståndare, en förbindelseled, till en integrerad krets.

När man diskuterar S-parametrar beskriver termen "spridning" hur de resande strömmarna och spänningarna i en förbindelseled påverkas när de kommer i kontakt med en diskontinuitet orsakad av introduktionen av ett nätverk i förbindelseleden.

S-parametrar används vidtagande i elektrisk, elektronisk och kommunikationssystemsteknik för att effektivt beskriva de elektriska egenskaperna hos linjära elektriska nätverk, särskilt de som fungerar vid höga frekvenser och utsätts för olika stationära ingångssignaler med små amplituder.

S-parametrar kan användas vid vilken frekvens som helst, men de används främst i radiofrekvens (RF) och mikrovågsnätverk eftersom signalens effekt och energi överväganden är enklare att mäta än strömmar och spänningar. S-parametramätningar måste inkludera frekvensinformation tillsammans med karakteristisk impedans eller systemimpedans eftersom S-parametrar är frekvensberoende.

Ett nätverk eller krets ansluter olika elektriska komponenter som motståndare, induktorer och kondensatorer. En par terminaler där en signal kan gå in eller ut ur ett nätverk kallas för en port eller något par terminaler varigenom energi tillförs eller från vilket energi dras.

Ett elektriskt nätverk, eller "svart låda", som ska karaktäriseras med S-parametrar kan ha valfritt antal, N, portar, som visas i figur 1. Portar är punkterna där elektriska strömmar går in eller ut ur nätverket. Ibland kallas dessa för par av "terminaler".

Vad visar S-parametrar?

S-parametrar är komplexa tal (tal med reella och imaginära delar) som kan användas antingen direkt eller i en matris för att visa amplituden och/eller fasen av reflektions- eller transmissionskaraktäristika i frekvensdomänen.

När ett komplicerat tidvarierande signal passerar genom ett linjärt nätverk kan amplituds- och fasförskjutningar dramatiskt förvränga tid-domänens vågform. Därför är amplituds- och fasinformation i frekvensdomänen viktigt. S-parametrar är en parameter som stöder båda informationerna och har många fördelar för karaktärisering av högfrekvenskomponenter.

När en uppsättning S-parametrar specificeras måste följande information definieras:

• Frekvensen

• Den nominella karakteristiska impedansen (ofta 50 Ω)

• Tilldelningen av portnummer

• Förhållanden som kan påverka nätverket, såsom temperatur, kontrollspänning och biasström, där det är tillämpligt

Det specifika om S-parametrar

Enligt S-parametrametoden är ett elektriskt nätverk en "svart låda" som innehåller en mängd sammanbundna grundläggande elektriska kretskomponenter, inklusive motståndare, kondensatorer, induktorer och transistorer, och som kommunicerar med andra kretsar via portar.

S-parametramatrisen, som kan användas för att bestämma nätverkets respons på signaler som tillämpas på portarna, är en kvadratisk matris av komplexa tal som fungerar som en karaktäristik för nätverket. Ett elektriskt nätverk som beskrivs av S-parametrar kan ha ett antal portar.

S-parametrar erbjuder en mångsidig metod för att uttrycka olika elektriska attribut hos nätverk eller komponenter, inklusive parametrar som förstärkning, returlust, spänningsståndvågsförhållandet (VSWR), nätverksstabilitet och reflektionskoefficient.

Källa: Electrical4u.

Ut