S-parameter 란? 반사계수(VSWR, Return Loss, Γ)란?

S-parameter

 

어떤 1개의 Trace에서 양쪽( 양쪽이므로 2개의 포트)에 포트를 달아서 그 선로의 특성임피던스를 테스트하는 값. 

아래 S아래 첨자가 의미하는 것은 아래와 같다.

예를들면 S11 경우, 1번포트에 입력을 넣어서, 1번포트로 얼마나 나왔는가 이다. 만약 5를 넣어서 5가 나오면, S11 = 1,전부다 반사되었으므로 전반사상태이다. 

예를들면 S21 경우, 1번포트에 입력을 넣어서, 2번포트로 얼마나 손상없이 잘 투과되었는가 이다. 즉, 신호가 얼마나 잘 통과했는가를 보는 투과계수이다.

S11, S22 는 입력을 넣어서 그 포트로 다시 출력이 되는 값으로, 얼마나 반사되 되는가를 나타냄으로, "반사계수"라고 한다.

S12, S21 은 반대로 입력을 넣어서 손실없이 얼마나 잘 출력이 되는가를 나타낸 "투과계수" 이다.

 

가장 이상적인 신호는 반사계수 = 0, 투과계수 = 1 이어야 한다.

현실의 신호는 이상적이지 않기에, 최대한 이상적인 값에 가까이 가도록 만들어야 한다.

 

반사계수와 리턴로스 (VSWR, Return Loss, Γ)

 

(아래 링크 참고,  계산기도 있으므로 사용이 편리하다)

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http://www.rfdh.com/rfdb/vswr.htm

RFDB : VSWR

반사계수는 감마로 표시하며 식은 위와 같다.

 

예를 들면 어떤 시스템에 6V를 넣고 6V가 다시 나왔다면  Γ=1 이다. 즉 Reflection coefficient(반사계수) 값이 1이 된다.

이를 Return Loss로 바꾸기 위해서는, 아래 식으로 계산 하면 된다.

 Γ=1 일 때, RL = 0이 된다. log 1 = 0 이므로.  RL = 0 이라는 값은, Return Loss값이 0이라는 뜻이고 이 의미는 전반사가 되었다는 뜻이다. 즉 회로에 Load가 제대로 걸리지 않고 모두 되돌아온다는 뜻이다. RL = 0은 전부다 돌아온 값이므로 최대값이라고 볼 수 있다.

 

만약 6V를 넣고 3V가 나왔다면? Γ=-0.5 이다. 이를 RL값으로 계산 하면, RL = -0.6020  이다. 이를 통해 알 수 있는 것은, RL값이 작으면 작아질수록( -로 갈수록) Loss가 줄어드는 것으로 회로가 양호 하다는 것이다.

 

Loss를 줄이는 방안으로

Trace 길이를 짧게 배선하고 (배선이 짧아지도록 배치를 바꾸는 것도 좋음)

중요 Trace는 Via가 없이 배선하는 것이 좋다.

Trace에 Stub가 생기지 않도록 배선을 한다.

Trace의 폭이 일정하도록 배선 설계를 한다.

 

 

(아래 글도 읽어보면 도움된다)

https://ansan-survivor.tistory.com/1122

PCB에서의 신호 반사란? (signal reflection in PCB) 신호반사, 신호왜곡, 특성 임피던스