Loading [MathJax]/jax/output/SVG/jax.js

Sパラメータシミュレーション仕様

このページでは、電子回路シミュレータ「ざわざわシミュレータ」のSパラメータシミュレーションについて解説しています。Sパラメータの意味・定義・計算方法については、関連ドキュメント

−  Sパラメータとはなにか
−  Sパラメータ計算例

をご参照ください。


Sパラメータ解析概要

Sパラメータとは、図1の二端子対回路の入力端子の電圧・電流(V1,I1)が入射波成分・反射波成分(a1,b1)の和として、出力端子の電圧・電流(V2,I2)についても入射波成分・反射波成分(a2,b2)の和として構成されると考えたときの、進行波成分a1,b1,a2,b2間の関係をいいます。

Sパラメータの定義
{b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2 行列表記: [b1b2]=[S11S12S21S22][a1a2]

入力端子の電圧・電流(V1,I1)と進行波成分(a1,b1)の関係は、次式のようになります。出力端子についても同様です。

入射波・反射波と端子電圧・電流の関係
{a1=12Z0(V1+Z0I1)b1=12Z0(V1Z0I1) 行列表記: [a1b1]=12Z0[1Z01Z0][V1I1]

Z0は、端子電圧・電流(V1,I1)から進行波成分(a1,b1)を求める際のパラメータで、「特性インピーダンス」または「リファレンスインピーダンス」といいます。

特性インピーダンスは、入力端子側・出力端子側について別々に設定できますが、通常は両方とも50Ωにします。ただし、出力端子をショートしてインピーダンスを求める場合、信号源抵抗が50Ωでない回路のインピーダンスマッチング回路を解析する場合などは、50Ω以外の値に設定します。

図1: Sパラメータの定義

Sパラメータシミュレーションの設定

Sパラメータシミュレーションをおこなうには、以下のように設定します。

Sパラメータは次式によって計算されます。

S11=負荷側をZ02で終端したとき信号源側からみた反射係数=Z11Z01Z11+Z01|VS2=0S22=信号源側をZ01で終端したとき負荷側からみた反射係数=Z22Z02Z22+Z02|VS1=0S21=負荷側をZ02で終端したときの順方向伝達関数=V2VS1/2Z01Z02|VS2=0S12=信号源側をZ01で終端したときの逆方向伝達関数=V1VS2/2Z02Z01|VS1=0

Z11は信号源側から2端子対回路をみたインピーダンス、Z22は負荷側から2端子対回路をみたインピーダンスです。

シミュレーション例

bjt_renesas_si
Si高周波トランジスタ
インダクタ
L形マッチング回路

Sパラメータファイル(s2pファイル)のフォーマット

Sパラメータファイルは

から構成されます。

オプション行のフォーマット

# で始まるオプション行には、

を記述します。偏角は(ラジアンではなく)度で記述します。たとえば以下のようになります

# GHz  S  MA  R  50
# Hz S  dB   R 50
# Hz S RI R 50

データ行フォーマット(s2pファイル)

s2pファイルのデータ行は、空白またはタブ区切りで周波数, S11, S21, S12, S22の順に記述します(S21→S12の順に注意)。データ行は9列で構成され、並びは以下のようになります。

! S parameters
# Hz S MA R 50
! freq S11(mag) S11(deg) S21(mag) S21(deg) S12(mag) S12(deg) S22(mag) S22(deg)
! S parameters
# Hz S RI R 50
! freq S11(real) S11(imag) S21(real) S21(imag) S12(real) S12(imag) S22(real) S22(imag)

データ行フォーマット(s3pファイル, snpファイル n≥3)

s3pファイルのデータ行は、

周波数 S11 S12 S13[改行]
S21 S22 S23[改行]
S31 S32 S33[改行]

のように、各周波数に対するデータを3行を使用して記述します。同様にsnpファイルではn行を使用して記述します。

! S parameters
# Hz S MA R 50
! freq S11(mag) S11(deg) S12(mag) S12(deg) S13(mag) S13(deg)
! S21(mag) S21(deg) S22(mag) S22(deg) S23(mag) S23(deg)
! S31(mag) S31(deg) S32(mag) S32(deg) S33(mag) S33(deg)

注意事項

s2pファイルは、周波数f1,f2,f3,...におけるパラメータ値が与えられますが、たとえばf1とf2の間の周波数におけるSパラメータは、線形補間した値を使用しています。