Рассеивание параметров или S-параметров

S-параметры или рассеивающиеся параметры представляют линейные характеристики компонентов печатной платы (PCB) радиочастоты (RF). Матрица параметра описывает изменения в отраженных и переданных волнах относительно инцидентной волны в компоненте PCB N-порта. Используя S-параметры можно вычислить усиление, потерю, задержку фазы, напряжение постоянное отношение волны (VSWR) и другие характеристики любого PCB или линейная сеть компонента. S-параметры могут также быть названы поведенческим представлением сети.

Фундаментальные понятия

S-параметры заданы в терминах передачи и отражательных коэффициентов. Рассмотрите линию электропередачи 2D порта. Для устройства 2D порта существует четыре S-параметра:

  • Отразил/Ввел = S11 и S22

  • Передал/Ввел = S12 и S21

S21 является мерой переданного сигнала от порта 2 относительно входного порта ввода 1. S11 является мерой отраженного сигнала от порта 1 относительно входного порта ввода 1.

Для многопортовой сети передача и отражательные коэффициенты заданы как Snn, Smm, Snm и Smn, где:

  • m является количеством входных портов.

  • n является количеством выходных портов.

Понимание сюжетов S-параметра

S-параметры микрополосковых линий электропередачи

Рассмотрите микрополосковую линию электропередачи от Линий электропередачи. Значения параметров для этой микрополосковой линии электропередачи для частотного диапазона 1-5 ГГц. Вычислите и постройте S-параметры в этом частотном диапазоне. Рабочая частота для микрополосковой линии электропередачи составляет приблизительно 2,5 ГГц.

mline = microstripLine;
spar = sparameters(mline,linspace(1e9,539,50));
rfplot(spar)

Давайте посмотрим на S11 и S21 графика.

  • График S11 показывает потерю возврата как почти незначительный в -50 дБ на уровне приблизительно 2,3 ГГц. Когда частота увеличивается, больше сигнала отражается назад к входному порту.

  • График S21 описывает сквозную передачу сигнала. График является плоским повсюду на уровне 0 дБ, показывающих очень мало потери на всех частотах.

S-параметры шлейфового ответвителя

Шлейфовый ответвитель является разветвителем с четырьмя портами, который имеет через порт, связанный порт и изолированный порт. Порт 1 является входным портом, порт 2 через порт, порт 3 является изолированным портом, и порт 4 является двойным портом. Когда разветвители одинаково разделены, степень равномерно разделена между через порт и двойной порт.

Рассмотрите шлейфовый ответвитель от Разделителей и Разветвителей. Значения параметров этого разветвителя для частоты проекта 3 ГГц. Вычислите и постройте S-параметры этого разветвителя, чтобы изучить его поведение.

coupler = couplerBranchline;
spar = sparameters(coupler,linspace(1e9,539,50));

  • rfplot(spar,1,1)
    hold on
    rfplot(spar,2,2)
    hold on
    rfplot(spar,3,3)
    hold on
    rfplot(spar,4,4)

    Все отражательные коэффициенты S11, S22, S33 и S44 близко к -30 дБ, показывающий, что шлейфовый ответвитель по умолчанию имеет хорошее соответствие во всех портах.

  • rfplot(spar,2,1)
    hold on
    rfplot(spar,3,1)
    hold on
    rfplot(spar,4,1)
    

    Коэффициенты передачи S21 и S41 показывают, что степень одинаково разделена между Портом 2 и Портом 4. S31 является -30 дБ как Порт 3 изолируется.

S-параметры неравного разделителя Уилкинсона

Неравный разделитель Уилкинсона выполняет произвольное деление степени между тремя портами на основе отношения степени в проекте компонента.

Рассмотрите неравный разделитель Уилкинсона от Разделителей и Разветвителей. Спроектируйте его для частоты 2,5 ГГц и с отношением степени 4.

splitter = wilkinsonSplitterUnequal;
splitter = design(splitter,2.5e9,'PowerRatio',2);
spar = sparameters(coupler,linspace(1e9,4e9,31));
rfplot(spar,1,1)
hold on
rfplot(spar,2,1)
hold on
rfplot(spar,3,1)

  • Отражательный коэффициент S11 показывает значение-30 дБ на уровне 2,5 ГГц, показывая очень мало отражения на частоте проекта.

  • Значение S31 близко к -0.97 дБ и значением S21 является -6.99 дБ, указывающий на неравное деление степени в выходных портах на основе отношения степени 4.

S-параметры спирального индуктора

Спиральный индуктор используется в качестве микроволново-резонирующего элемента в схемах PCB и как дроссель в источниках питания.

Рассмотрите квадратный спиральный индуктор от Индукторов и Конденсаторов. Вычислите и постройте S-параметры, чтобы показать сохранение степени на частоте по умолчанию 600 МГц.

inductor = spiralInductor;
spar = sparameters(inductor,linspace(200e6,800e6,31));
rfplot(spar);

  • S11 и значения S22 увеличиваются до 0 дБ после 600 МГц..

  • S12 и уменьшение значений S21, указывающее, что энергия хранится в индукторе и не излученная.

  • Поведение S11 и значений S21 удовлетворяет закону сохранения энергии.

Смотрите также

Похожие темы