Comprensione dei parametri S

Cosa sono i parametri S?

I parametri S sono un modo per rappresentare le caratteristiche della rete RF. Descrivono la quantità di segnale riflessa, trasmessa o trasferita tra le porte di una rete.

Un parametro S è indicato con la lettera "S" seguita da una coppia di pedici, in cui il primo pedice indica la porta di uscita e il secondo la porta di ingresso. Per esempio:

• se l'energia entra attraverso la porta 1 ed emerge dalla porta 1, il parametro S è denominato S11.
• Se l'energia entra attraverso la porta 1 ed emerge dalla porta 2, il parametro S è denominato S21.
• Se l'energia entra attraverso la porta 2 ed emerge dalla porta 3, il parametro S è denominato S32 e così via.

Una rete a due porte ha quattro parametri S:

• S₁₁ è il coefficiente di riflessione in ingresso. Misura la porzione del segnale di ingresso sulla porta 1 che viene riflessa sulla porta 1. Questo parametro indica la quantità di segnale di ingresso riflessa a causa del disadattamento di impedenza.
• S₂₁ è il coefficiente di trasmissione diretto. Misura la porzione del segnale di ingresso sulla porta 1 che viene trasmessa alla porta 2. Questo parametro indica l'efficienza della trasmissione del segnale dall'ingresso all'uscita.
• S₁₂ è il coefficiente di trasmissione inversa. Misura la porzione del segnale di ingresso sulla porta 2 che viene trasmessa alla porta 1. Questo parametro indica in che misura la porta 1 è isolata dai segnali che entrano nella porta 2.
• S₂₂ è il coefficiente di riflessione in uscita. Misura la porzione del segnale di ingresso sulla porta 2 che viene riflessa sulla porta 2. Questo parametro indica la quantità di segnale di uscita riflessa a causa del disadattamento dell'impedenza in uscita.

Rappresentazione dei parametri S

I parametri S sono valori complessi, nel senso che hanno componenti sia di ampiezza che di fase. L'ampiezza indica la quantità di segnale trasmessa o riflessa, mentre la fase indica come viene alterata la temporizzazione del segnale. Entrambi i componenti sono necessari per una descrizione completa del comportamento del segnale.

I parametri S possono essere rappresentati da matrici N per N, dove "N" è il numero di porte nella rete. Ogni elemento della matrice, Sxy, rappresenta i parametri di diffusione dalla porta y alla porta x. Poiché Sxy è un numero complesso, la matrice fornisce:

• Un layout strutturale delle interazioni tra le porte della rete
• Informazioni dettagliate sulla grandezza e sulla fase per ogni interazione

Un altro modo per rappresentare i parametri S è con una carta di Smith, uno strumento grafico utilizzato principalmente per rappresentare i coefficienti di riflessione. La carta di Smith aiuta a visualizzare il modo in cui l'impedenza di una rete varia con la frequenza. La rappresentazione grafica dei componenti reali e immaginari dei coefficienti di riflessione su una carta di Smith fornisce un quadro chiaro dell'adattamento d'impedenza, fondamentale per ridurre al minimo le riflessioni e ottimizzare il trasferimento di potenza.

I parametri S possono essere collegati in cascata per prevedere la risposta complessiva di una serie di reti connesse. In altre parole, quando due o più reti sono collegate in serie, i loro singoli parametri S possono essere combinati matematicamente per determinare i parametri S totali della rete combinata. La capacità di collegare in cascata i parametri S e prevedere il comportamento del sistema si basa sulla loro rappresentazione complessa e sul formato matriciale, che consentono l'analisi di sistemi più complessi composti da più stadi.