散乱パラメーター（Sパラメーター）は、電圧波が電気ネットワークを伝播する方法を表します。 高周波線形ネットワークは、ネットワークのポートで測定されるこれらのパラメーターによって完全に特徴付けることができます。 Sパラメータは、ネットワークのコンポーネントを特徴づける要因を特定する必要がない、特に有用な測定ツールです。
二端子対回路理論
二端子対回路は、Sパラメータの計算方法を記述するためによく使用されますが、Sパラメータを使用して、 任意の 数の端子を持つ回路を特徴付けることができます。端子の数が異なっても同じで、パラメータの数のみが変わります。 N端子対回路には常にN 2 Sパラメータがあり、それぞれが潜在的な入出力パスを表します。Sパラメータは複素数です。二端子対回路では、4つのSパラメータがあります。
線形回路では、電圧波が端子に入射すると、エネルギが分割されます。
- 一部のエネルギーが端子に入り、存在します
- 一部のエネルギーは端子に入り、他の端子に散乱します
- エネルギーの一部は端子に入り、反射して戻されます
Sパラメータは回路の電圧比を表し、通常はマトリックス形式で表示されます。二端子対回路 のSパラメータの最初と2番目の添え字番号は、それぞれ出力端子番号と入力端子番号です。 入射電圧波と反射波の関係は、次の式で与えられます。
(1)
各変数は以下を表しています。
- a1 - 端子1に電圧波が入射
- a2 - 端子2に入射する電圧波
- b1 - 端子1から反射される電圧波
- b2 - 端子2から反射された電圧波
- S11 - 入力反射係数
- S12 - 逆電圧ゲイン
- S21 - 順電圧ゲイン
- S22 - 出力反射係数
Sパラメータの測定
Sパラメータは通常、電圧源と整合負荷Z 0 （システムインピーダンスと同じ値の負荷）を使用して測定されます。Sパラメータは、回路のさまざまな入力/出力端子を連続的に開いたり短絡したりすることによって測定されます。上記の方程式の行列は、次の2つの方程式に展開できます。
(2)
次に、これらの方程式をSパラメータごとに並べ替え、最大電力伝送定理を使用して（端子に整合負荷を挿入して、端子の電圧をゼロに設定します）、パラメータの方程式を次の方程式を使用して計算します。
(3)
したがって、例えば端子1（S 11 ）の入力反射係数を計算するには、ユーザーは端子1に電圧を印加し、整合した負荷を（または接地a2に配置してから、 b1 とa1の電圧を測定します。a1によるb1 分割により 、端子1の入力反射係数を与えます。
例
次の例は、OnScaleの2端子SAWからSパラメータを抽出する方法を示しています。
このSAWモデルには、それぞれ２つのペアで構成されている2つの端子があります。
モデルのSパラメータを計算するには、2つの計算を実行してすべての情報を取得し、方程式（3）を解く必要があります。
- 端子1を駆動して端子2を接地したもの（saw_p1.flxinp）
- 端子2を駆動して端子1を接地したもの（saw_p2.flxinp）
- Post processingツールを開く
- 両方の時間履歴を読み込む（saw_p1.flxhstおよびsaw_p2.flxhst）
- Results managerでpize idt1_act：Voltageを選択します
- リボンのHomeタブでS-parametersボタンを選択します
- 次のように、時間履歴を適切な変数に割り当てます。
- Calculateを選択します
- 結果はresults managerのFrequency Historyに表示されます
- frequency historyをダブルクリックすると、Sパラメータをプロットできます。