Compréhension des paramètres S

Que sont les paramètres S ?

Les paramètres S sont une manière de représenter les caractéristiques d'un réseau RF. Ils décrivent la quantité du signal qui est réfléchie, émise ou transférée entre les ports d'un réseau.

Un paramètre S est identifié avec la lettre “S” suivie d'une paire d'indices, où le premier indice indique le port de sortie et le second indice indique le port d'entrée. Par exemple :

• si l'énergie entre dans le port 1 et sort du port 1, le paramètre S est noté S11.
• Si l'énergie entre dans le port 1 et sort du port 2, le paramètre S est noté S21.
• Si l'énergie entre dans le port 2 et sort du port 3, le paramètre S est noté S32, et ainsi de suite.

Un réseau deux ports possède quatre paramètres S :

• S₁₁ est le coefficient de réflexion d'entrée. Il mesure la partie du signal d'entrée sur le port 1 qui est réfléchie sur le port 1. Ce paramètre indique la quantité du signal d'entrée qui est réfléchie à cause d'une impédance non adaptée.
• S₂₁ est le coefficient de transmission. Il mesure la partie du signal d'entrée sur le port 1 qui est émise sur le port 2. Ce paramètre indique l'efficacité de la transmission du signal de l'entrée vers la sortie.
• S₁₂ est le coefficient de transmission inverse. Il mesure la partie du signal d'entrée sur le port 2 qui est émise vers le port 1. Ce paramètre indique à quel point le port 1 est isolé des signaux entrant sur le port 2.
• S₂₂ est le coefficient de réflexion de sortie. Il mesure la partie du signal d'entrée sur le port 2 qui est réfléchie vers le port 2. Ce paramètre indique la quantité réfléchie du signal de sortie à cause d'une impédance non adaptée en sortie.

Représentation des paramètres S

Les paramètres S sont des valeurs complexes – ce qui signifie qu'ils ont à la fois des composantes de magnitude et de phase . La magnitude indique la quantité du signal qui est transmise ou réfléchie, tandis que la phase indique la quantité de signal altéré. Les deux composantes sont nécessaires pour une description complète du comportement du signal.

Les paramètres S peuvent être représentés par des matrices N-par-N, où “N” est le nombre de ports du réseau. Chaque élément de la matrice, Sxy, représente les paramètres de diffusion du port y vers le port x. Puisque Sxy est un nombre complexe, la matrice fournit :

• Une couche structurelle des interactions entre les ports du réseau
• Des informations détaillées sur l'amplitude et la phase pour chaque interaction

Une autre manière de représenter des paramètres S est un diagramme de Smith, un outil graphique principalement utilisé pour représenter les coefficients de réflexion. Le diagramme de Smith permet de visualiser comment varie l'impédance d'un réseau en fonction de la fréquence. Le traçage des composantes réelle et imaginaire des coefficients de réflexion sur un diagramme de Smith fournit une image claire de l'adaptation d'impédance, qui est cruciale pour réduire les réflexions et pour l'optimisation du transfert de puissance.

Les paramètres S peuvent être mis en cascade afin de prévoir la réponse globale d'une série de réseaux connectés. En d'autres termes, lorsque deux ou plusieurs réseaux sont connectés en série, leurs paramètres S individuels peuvent être combinés mathématiquement afin de déterminer les paramètres S totaux du réseau combiné. La capacité à mettre en cascade les paramètres S et prédire le comportement du système en s'appuyant sur leur représentation complexe et leur format matriciel, ce qui permet l'analyse de systèmes multi-étages plus complexes.