[ Home > 電気製品の EMC／安全適合性 > 用語 ]

Sパラメータ
(S parameter)

2端子対回路網の2つのポートへの入射波と反射波の関係は、 an をポート n への入射波、 bn を ポートn からの反射波 (いずれも、電力の平方根) として、 右図の式 (1) のように行列を用いて表現できる。

この [ Sij ] が Sパラメータ (スキャッタリング・パラメータ) と呼ばれるものであり、 2端子対回路網 (より一般には、n 端子対回路網) の特性を表現するために、 高周波において広く用いられている。

行列式に馴染みのない人のため、これを普通の式に置き換えると、

b1 = S11 a1 + S12 a2
b2 = S21 a1 + S22 a2
となり、 この式でポート1とポート2への入射波と反射波の関係が示されていることがわかるだろう。

単純化のため、a2 = 0 の場合を考えると、この式は、

b1 = S11 a1
b2 = S21 a1
となる。 これを、一定のインピーダンスを仮定し、 V1(fwd) = a1 / √Z0、 V1(rev) = b1 / √Z0、 V2(fwd) = b2 / √Z0 として、電圧での表現に置き換えると、
V1(rev) = S11 V1(fwd)
V2(fwd) = S21 V1(fwd)
と表現でき、 S11 がポート1への入射波に対する反射波の比率、 すなわちポート1の反射係数に、 S21 がポート1への入射波がポート2に到達する比率、 すなわちポート1からポート2への伝達係数に対応していることがわかる。

つまり、このSパラメータのそれぞれの要素は、

S11: ポート1の反射係数
S22: ポート2の反射係数
S21: ポート1からポート2への伝達係数
S12: ポート2からポート1への伝達係数
と考えることができる。

ポート1からポート2への伝達係数が S12 ではなく S21 となっているのはわかりにくく思えるかも知れないが、 これはSパラメータが最初の方で述べたように行列として定義されているためである。

Sパラメータは、ネットワーク・アナライザを用いて測定することができる。 実用上は、S11 や S22 ではなく、 電圧定在波比 (VSWR)、 反射減衰量、 インピーダンス (Z) といった値を知りたいことが多いかも知れないが、 それらはSパラメータから求めることができる。

なお、ここでは2端子対回路網についてのみ述べたが、Sパラメータは、 一般には任意の n 端子対回路網について適用することができる。

by Tom Sato, 2008-04-26, 08-25