S-파라미터 이해하기

S-파라미터란?

S-파라미터는 RF 네트워크 특성을 표현하는 방식입니다. 이 수치는 반사되는 신호의 양, 투과되는 양, 네트워크 포트 사이에서 전송되는 양을 나타냅니다.

S-파라미터는 "S" 문자와 두 개의 첨자로 구성되며, 첫 번째 첨자는 출력 포트, 두 번째 첨자는 입력 포트를 나타냅니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

• 에너지가 포트 1을 통해 들어가고 포트 1을 통해 나올 경우 S-파라미터는 S11이라고 합니다.
• 에너지가 포트 1을 통해 들어가고 포트 2를 통해 나올 경우 S-파라미터는 S21이라고 합니다.
• 에너지가 포트 2를 통해 들어가고 포트 3을 통해 나올 경우 S-파라미터는 S32이라고 합니다.

2포트 네트워크에는 4개의 S-파라미터가 있습니다.

• S₁₁은 입력 반사 계수입니다. S11은 포트 1에 입력된 신호 중 포트 1로 반사된 신호의 양을 측정합니다. 이 파라미터는 임피던스 불일치로 인해 반사된 신호의 양을 나타냅니다.
• S₂₁은 전달 계수입니다. S21은 포트 1에 입력된 신호 중 포트 2로 전달된 신호의 양을 측정합니다. 이 파라미터는 입력에서 출력으로 신호 전달의 효율성을 나타냅니다.
• S₁₂는 투과 계수입니다. S12는 포트 2에 입력된 신호 중 포트 1로 전달된 신호의 양을 측정합니다. 이 파라미터는 포트 1이 포트 2에 입력된 신호와 얼마나 격리되어 있는지를 나타냅니다.
• S₂₂는 출력 반사 계수입니다. S22는 포트 2에 입력된 신호 중 포트 2로 반사된 신호의 양을 측정합니다. 이 파라미터는 출력에서 임피던스 불일치로 인해 반사된 출력 신호의 양을 나타냅니다.

S-파라미터 표현

S-파라미터는 크기와 위상 성분이 모두 포함된 복합 값입니다. 크기는 전달 또는 반사된 신호의 양을 나타내며 위상은 신호 타이밍이 얼마나 변경되었는가를 나타냅니다. 두 성분 모두 신호의 동작을 완전히 설명하는 데 필요합니다.

S-파라미터는 N x N 매트릭스로 나타내며, 여기서 “N”은 네트워크에 있는 포트 수입니다. 매트릭스의 각 요소, Sxy는 포트 y에서 포트 x로의 산란 파라미터를 나타냅니다. Sxy는 복합 수이므로 매트릭스를 통해 다음과 같은 정보를 알 수 있습니다.

• 네트워크 포트 간 상호작용의 체계적 레이아웃
• 각 상호작용의 진폭 및 위상에 대한 상세 정보

S-파라미터는 기본적으로 반사 계수를 나타내기 위해 사용하는 그래픽 툴인 Smith 차트로도 표현할 수 있습니다. Smith 차트는 주파수에 따라 네트워크 임피던스가 어떻게 변동가는가를 시각화합니다. 반사 계수의 실수 및 허수 부분을 그린 Smith 차트를 통해 반사를 최소화하고 전력 전달을 최적화하는 데 중요한 임피던스 매칭을 확실히 파악할 수 있습니다.

S-파라미터들을 연결(cascade)하여 일련의 연결된 네트워크의 전반적 응답을 예측할 수 있습니다. 달리 말해, 두 개 이상의 네트워크를 일렬로 연결할 경우 개별 S-파라미터를 수학적으로 결합하여 결합된 네트워크의 전체 S-파라미터를 파악할 수 있습니다. S-파라미터를 연결하여 시스템 동작을 예측하려면 그에 대한 복합적 표현과 매트릭스 형식을 통해 더욱 복잡한 다단계 시스템을 분석해야 합니다.