[RF기초-4탄] S파라미터와 반사계수

 

이전 시간에서 회로에서의 고주파의 특성을 알아봤었죠.

 

고주파의 경우 짧은 주기로 인해, 어떤 한 측정 지점을 잡기가 어렵습니다.

 

혹시 이 말이 무슨 말인지 이해되지 않는다면 이전 내용을 참고해주세요.

2020/08/10 - [직무지식/RF회로] - [RF기초-1탄] 고주파와 저주파의 구분 기준은?

2020/08/10 - [직무지식/RF회로] - [RF기초-2탄]고주파에서 R,L,C 해석

2020/08/11 - [직무지식/RF회로] - [RF기초-3탄] SMD타입 소자 저항 읽기(R,L,C)

 

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이번 시간에는 고주파에서 활용되는 측정 파라미터인

S파라미터에 대해 알아보겠습니다.

 

 

1. RF에서 S파라미터를 사용하는 이유

 

고주파의 경우 짧은 주기로 인해서 어떤 한 측정 지점을 잡기가 어렵습니다.

그래서 전압(V) 또는 전류(I) 측정만으로는 회로 분석에 어려움이 있습니다.

그래서 '비율'로 고주파 회로를 해석하려 하는 거죠.

 

 

2. S파라미터란?

주파수 분포상에서 입력 전압 대 출력 전압의 비를 의미하며

입출력 신호 간의 상대적인 값을 통해 RF 회로의 특성 분석에 사용되는 Parameter입니다.

 

 

3. S파라미터 표현

 

s파라미터 표현

 

S-Parameter는 출력 전압을 입력 전압으로 나눈 값이며 Sab의 형태로 쓰입니다.

a는 출력 Port를 뜻하고 b는 입력 Port를 뜻합니다.

예를 들어 1번 포트로 들어가고 2번 포트로 나오는 파라미터는

S12가 아니라 S21이 되는 거죠.

→ 처음에는 순서가 헷갈릴 수도 있습니다.

 

 

※ S파라미터 표현의 이해

S파라미터 이해

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2 포트 네트워크에서 정의되는 S파라미터와 이미지입니다.

S11 - 입력 포트 전압 반사 계수

S12 - 역방향 전압 이득

S21 - 순방향 전압 이득

S22 - 출력단 전압 반사 계수

 

이제 S파라미터가 무엇인지 대충 어떤 느낌인지 감이 잡히시죠?

S파라미터는 자주 활용되니 접하다 보면 더 이해하기 쉬울 겁니다.

 

그럼 여기서 S11과 S22를 설명하는 반사 계수가 무슨 의미인지 알아봅시다.

 

4. 반사 계수(Γ)란?

 

RF 회로에서는 임피던스 매칭이 있습니다.

모든 입력 단과 출력단의 임피던스가 50Ω으로 매칭이 되어야 하죠.

50Ω으로 매칭이 되는 이유는 간단합니다.

 

전자파 에너지의 전력 전송(Power transfer) 특성이 가장 좋은 임피던스가 30Ω이고

신호 파형 왜곡(distortion)이 가장 작은 임피던스가 77Ω입니다.

50Ω은 30Ω과 77Ω의 사이 값으로 매칭을 하는 거죠.

 

임피던스 매칭

 

여기서 만약 임피던스 매칭이 같지 않으면 어떻게 될까요?

바로 반사파가 생깁니다.

 

반사 계수는 임피던스 차에 의해 발생하는 반사량을

입력 전압 대 반사 전압 비로 계산한 지표를 말합니다.

반사계수

수치가 작을수록 반사량이 작고, 임피던스 매칭이 잘 되었다는 거겠죠.

 

다음 시간에는 RL(리턴 로스)와 VSWR에 대해 알아보겠습니다.

 

매일 1을 쌓아가는 삶으로 복리 성장의 기적을 만들어봅시다.
- RF열정무한-