S파라미터란?
- 주파수 분포 상에서 입력 전압 대 출력 전압의 비
- S21 : 1번 포트에서 입력한 전압과 2번 포트에서 출력된 전압의 비율
⟹ 1번으로 입력된 전력이 2번 포트로는 얼마나 출력되는가를 나타내는 수치
- 많은 수동소자들은 S파라미터의 행렬이 reciprocal함(S21=S12, S32=S23)
- 대각선 행렬값은 반사계수
S 파라미터의 분류
S 파라미터의 판독
- 대부분의 S파라미터는 dB 스케일로 나타남
- 비선형 소자가 추가되어 전력 증폭이 되지 않는 한 출력된 전력은 0보다 낮은 - 값으로 내려가는 것이 정상
- 설계하고자 하는 회로의 목적을 이해하고 있다면 원하는 S파라미터 결과는 자연스럽게 알아 볼 수 있음
- 필터
- 안테나
- 일반적으로 입력포트만 존재하기 때문에 S11만 출력됨
- 방사주파수에서 S11이 크게 떨어짐 → 그 주파수에서 입력전압이 반사되지 않고 최대한 외부로 방출된다는 의미
- S11이 크게 떨어질수록 SWR도 작아져서 안테나의 방사특성이 좋다는 의미가 되며, 떨어지는 그래프의 폭이 넓으냐 좁으냐에 따라 협대역이냐 광대역이냐가 구분됨.
- 전송선로
- 전송성능 해석
- 1번 포트에서 2번포트로 전송하는 구조
- 나머지 포트로 가는 S파라미터들은 불필요한 coupling coefficient를 의미
- 증폭기/발진기
- 능동회로의 S파라미터의 특징은 입력전압이 증폭되기 때문에 0dB 이상의 값을 가짐
- 증폭기는 넓은 주파수 대역폭을 가짐
- 발진기는 특정 주파수의 발진을 목표로 함
측정상의 이유
- S파라미터의 정의 자체는 전압의 비로 나타나지만 결국 그것은 전력의 비를 의미
- 고주파에서는 파동에너지, 일종의 전자파 필드로서 에너지가 전달되는 경우가 많음
- 전자기파의 전자기장과 자기장이 번갈아 가며 변하는 과정을 통해 이루어집니다. 전자기파의 전기장은 전자를 흔들어 전자가 속한 물질 내에서 에너지를 전달하게 되고, 자기장은 전류를 흘려보내 전류가 흐르는 회로에서 에너지를 전달하게 됩니다. 이렇게 전자기장이 번갈아가며 변하면서, 전자기파의 에너지는 공간을 통해 전파되고 전달됩니다.
- 저주파에서는 전기 에너지가 주로 전달되는데, 이는 전류의 흐름을 통해 이루어집니다.
- 고주파일수록 전압의 최고접을 잡기 힘들기 때문에 입력 전압파형이 들어갔을 때 출력 전압 파형을 잡고, 그것을 실시간으로 측정하고 그 신호값을 서로 나누게 만들어 상대적인 값을 측정함.(이 일을 하는게 바로 NA(네트워크 어낼라이저)) ⇒ S파라미터의 정의
- 어떤 두 신호의 비를 계산하면, 그 크기값의 차이와 두 신호의 위상차가 나옴
- 크기값의 차이는 S파라미터의 절대값으로써 많이 사용
- 입력~출력을 거치면서 발생한 신호의 위상차 : S파라미터의 위상차
- SA(스펙트럼 어낼라이저) : 신호 파형이 아니라 신호가 어느 주파수대에 붙포되어 있느냐를 보는 것 → 신호 전압보다는 그냥 주파수 대역의 에너지 분포를 보는 것
