Посібник з параметрів розсіяння: що це таке і для чого вони потрібні

Що таке S-параметри?

S-параметри, також відомі як параметри розсіювання або S-матриця, представляють, як радіочастотна енергія переміщується через багатопортову мережу. Вони відображають лінійні властивості радіочастотних електронних компонентів і описують, як енергія проходить через електричну мережу.

Матриця S-параметрів обчислює характеристики, такі як збільшення, втрати, імпеданс, фазова групова затримка та КСВ. S-параметри використовуються для представлення складної мережі як простого «чорного ящика» і чітко показують, що трапляється з сигналом в цій мережі. Чорний ящик може містити будь-що, від резистора до лінії передачі або інтегральної схеми.

При обговоренні S-параметрів, термін «розсіювання» описує, як постійні струми та напруги у лінії передачі змінюються, коли вони зіткнуться з розривом, спричиненим введенням мережі в лінію передачі.

S-параметри широко використовуються в електротехніці, електроніці та системах зв'язку для ефективного опису електричних характеристик лінійних електричних мереж, особливо тих, що працюють на високих частотах та піддаються різним стаціонарним вхідним сигналам з невеликою амплітудою.

S-параметри можуть бути використані на будь-яких частотах, але вони переважно використовуються в радіочастотних (RF) та мікрохвильових мережах, оскільки потужність сигналу та енергетичні розрахунки простіші для вимірювання, ніж струми та напруги. Вимірювання S-параметрів мають враховувати інформацію про частоту, а також характеристичний імпеданс або системний імпеданс, оскільки S-параметри залежать від частоти.

Мережа або схема з'єднує різні електричні компоненти, такі як резистори, індуктори та конденсатори. Пари контактів, через які сигнал може входити або виходити з мережі, називаються портом або будь-якою парою контактів, через які надається енергія або з яких відводиться енергія.

Електрична мережа, або «чорний ящик», який характеризується за допомогою S-параметрів, може мати будь-яку кількість, N, портів, як показано на рисунку 1. Порти — це точки, через які електричні струми входяти або виходять з мережі. Іноді їх називають парами «контактів».

Що вказують S-параметри?

S-параметри — це комплексні числа (числа з дійсною та уявною частиною), які можуть бути використані безпосередньо або у матриці для відображення амплітуди та/або фази характеристик відбиття або передачі в частотній області.

Коли складний часовий сигнал проходить через лінійну мережу, амплітудні та фазові зсуви можуть значно деформувати часову форму сигнала. Тому інформація про амплітуду та фазу в частотній області є важливою. S-параметри — це параметри, які підтримують обидві ці інформації та мають багато переваг для характеристики високочастотних пристроїв.

При визначенні набору S-параметрів, слід визначити наступну інформацію:

• Частота

• Номінальний характеристичний імпеданс (часто 50 Ом)

• Розподіл номерів портів

• Умови, які можуть впливати на мережу, такі як температура, контрольна напруга та турботочний струм, там, де це необхідно

Специфіка S-параметрів

Згідно з підходом S-параметрів, електрична мережа — це «чорний ящик», який містить різні взаємопов'язані основні елементи електричних схем, включаючи резистори, конденсатори, індуктори та транзистори, та комунікує з іншими схемами через порти.

Матриця S-параметрів, яка може бути використана для визначення відповіді мережі на сигнали, прикладені до портів, є квадратною матрицею комплексних чисел, яка служить характеристикою мережі. Електрична мережа, описана S-параметрами, може мати кілька портів.

S-параметри надають гнучкий спосіб вираження різних електричних характеристик мереж або компонентів, включаючи такі параметри, як збільшення, коефіцієнт відбиття, напруга стоячої хвилі (VSWR), стабільність мережі та коефіцієнт відбиття.

Джерело: Electrical4u.

Заява: Шануйте оригінал, добре статті варто поширити, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.