高周波の反射特性を表すパラメータとは？

高周波の反射特性を表すパラメータとは？～さまざまなパラメータで表現～

2022年9月28日

みなさん　こんにちは。テクノシェルパ技術コンサルタントの河野です。

これまでスミスチャートの説明や反射係数とスミスチャートの関係についてシリーズもので紹介させていただきました。
今回はいくつかある反射特性を表すパラメータを一挙ご紹介させていただきます。
（当社の高周波（RF）コンサルサービスはこちら）

反射係数は高周波では欠かせない反射特性を表すパラメータですが、これ以外にも反射特性を表すパラメータはいくつかあります。

図1に特性インピーダンスZ₀から負荷インピーダンスZ_Lへ接続した高周波の伝搬図を示します。この図のA-A’面での反射特性を説明いたします。

１．反射係数

まずはおさらいです。反射係数Γは次式で表されます。

この反射係数の絶対値の数値範囲は0～１で、単位はなし。”0”が反射なし。”1”が全反射です。

２．リターンロス

次にリターンロスRLです。RLは反射係数の大きさを対数(dB)で表したもので、次式で表されます。

リターンロスRLの数値範囲は０～∞で、単位はdB。”∞”が反射なし。”0”が全反射です。

３．VSWR

さらに、VSWRがあります。Voltage Standing Wave Ratioの略で、日本語では電圧定在波比です。

定在波とは、図3に示すように入射波と反射波の合成によって生じる波で、入射波と反射波で足し合わさったり、打ち消しあったりして大きさは変化します。そしてVSWRはこの定在波の最小値と最大値の比をとったもので、次式で表されます。

VSWRの数値範囲は1～∞で、単位はなし。”1”が反射なしで"∞"が全反射です。

４．Ｓパラメータ

そして最後にSパラメータです。
2ポートのSパラメータの場合、S₁₁、S₂₂が反射を表すパラメータとなります。

Ｓパラメータの表記には3とおりあります。
MA表記(Magnitude／Angle)とDB表記(dB／Angle)とRI表記(Real／Imaginary)の3とおりです。
RI表記はＺパラメータと同じになります。

MA表記のMagnitude=となり、またDB表記のdB=-RLとなります。

つまり、Magnitudeの数値範囲は0～1で、単位はなし。”0”が反射なし。”1”が全反射です。
また、dBの数値範囲は０～－∞で、単位はdB。”－∞”が反射なし。”0”が全反射です。

このように反射特性を表すパラメータはいろいろありますが、それぞれが換算可能であり、場合によって使い分けられているものです。

個人的には一つにまとまってる方がすっきりするような気がしますが。。。

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