Scattering Parameter, Scattering Matrix, S Parameter   산란 계수, 산란 파라미터, 산란 행렬, S 파라미터

(2017-06-07)
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  5. 산란 파라미터

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RF 회로망 해석   1. 산란 계수
  2. ABCD 행렬

1. 산란 계수 (Scattering Parameter)
   
  ㅇ 일반 저주파 회로 이론에서와 달리 초고주파에서는, 
     - 신호파장회로소자 크기와 비슷하여 전압,전류공간적인 파동(Wave)으로 간주
        . ※ ☞ 회로이론 및 전자기장이론 비교 참조

  ㅇ 저주파 회로에서는 다른 포트단락,개방이 용이하나,
     - 초고주파 회로에서는 주파수대역에 따라 단락,개방 조건이 달라지며, 불안정하기 쉽게됨
     - 따라서, 특성 임피던스정합시켜 측정하기에 용이한 산란계수를 사용함


2. 고주파에서 산란계수의 역할 및 용도저주파 회로에서는 나타나지 않은  전자파 반사에 의한 손실, 임피이던스 정합 등의
     문제를 이러한 산란 파라미터를 통해 해석하고 해결 방법을 찾아냄

  ㅇ 산란계수 역할 
     - 수학적 해석용 파라미터로써의 역할을 함
        . 입사파,반사파,투과파의 크기 및 위상을
        . 고주파 회로전력 또는 전류 또는 전압의 比에 관련시켜서
        . 입출력 다단자 n-포트 회로망 해석을 쉽게 할 수 있음

  ㅇ 사용 이유 : 측정 용이
     - 일반적으로, RF 회로망분석기(VNA)를 이용하여 측정 가능
        . 측정 대상(DUT)을 변형시키지 않고,
        . 방향성 결합기를 이용하여,
        . 입사 전압파와 반사 전압파의 비로 나타내면서,  
        . 용이하게 측정이 가능함
     - 각 단자를 정합상태에서 초고주파 전력을 사용하여 측정함

  ㅇ 주요 용도 :  마이크로파 회로망 분석시 사용
     - 주요 분석량  :  반사계수, 투과계수, 반사손실, 삽입손실
3. 2 포트(4 단자) 회로산란행렬(Scattering Matrix) 표현 

  반사 계수 : S11 (입력 반사계수), S22 (출력 반사계수)
     - 例) 포트 2 를 정합부하로 종단시킨 경우에 포트 1 에서 바라본 반사계수는?
           
     - 여기서, 다른 포트를 정합(V2+=0, ZL=Z0)시킨다함은,
        . 저주파 파라미터Z Parameter,Y Parameter 에서 개방,단락시키는 것과 유사함

  ㅇ 투과 계수 : S21 (입력->출력 전방향), S12 (출력->입력 여방향)

  ㅇ 전력 이득 : |S21|2 (전방향 전력 이득), |S12|2 (역방향 전력 이득)

  ㅇ 전압 전달함수 : 입력 대 출력의 전압 比 (회로적 관점)
     - H  = S21

  ㅇ 수동 2 포트 회로망에서 무손실 전달 조건
     - |S11|2 + |S21|2 = 1


4. n-포트 회로산란행렬 표현 

  반사계수 : 입사 포트 i 이외의 다른 모든 포트를 정합시킴
     - Γ = Sii투과계수 : 입력 j 출력 i 포트 이외의 다른 모든 포트를 정합시킴
     - T  = Sij


5. [참고사항]  임의의 n-포트 단자망 해석용 파라미터 비교

  ㅇ 입/출력 전압,전류 관계로 표현 (저주파용)
     -  Z Parameter(임피던스 파라미터), Y Parameter(어드미턴스 파라미터),
        H Parameter(하이브리드 파라미터, ABCD Parameter(전송 파라미터)

  ㅇ 파동적 표현인 입사/반사/투과 전압파,전류파 관계로 표현 (초고주파용)
     -  S-parameter(산란 파라미터)


[2포트 회로망] 1. 포트(단자쌍) 2. 2 포트 회로망 3. h 파라미터 4. ABCD 파라미터 5. 산란 파라미터

 
        최근수정     요약목록     참고문헌