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STOP 3. 000 000 000 GHz
定在波比： SWR 又は VSWR
マッチング 良好
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ポーラチャートは 振幅 と 位相 を同時に表示します
r f
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
S 11 = = A R
Re
A+ j Im
ARe
R+ j Im
R= r f
振幅が大きい＝ 反射が大きい
0
O90
O270
OS11 の POLAR フォーマット表示
•オープンの反射特性 = 1∠０°
•ロード（50Ω）の反射特性 = 0
• ショートの反射特性 = 1 ∠１８０°
POLARフォーマットはもう1つの便利なS11フォーマットであり、反射信号の振幅と位相を示します。
このフォーマットは、実数と虚数で表現されている値を振幅と位相の値へ変換します。各ポイント が振幅と位相の特定の値に対応します。量はベクトルとして読み取られます。あるポイントの振幅 は、その中心からの距離によって求められます。位相は、X軸の正の側から反時計回りに角度を 測ることによって求められます。S11の振幅は、0(反射信号なし)から1(全反射)まで直線的に変化 します。周波数軸がないため、周波数情報はマーカから読み取ります。
また、理想的なOpenの特性は1∠0°ですのでチャートの右端、理想的なShortの特性は1∠180°
ですのでチャートの左端、Load(50Ω)は無反射ですのでチャートの真中にプロットされます。
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CH1 S11 1 U FS
START . 000 030 000 GHz STOP 3. 000 000 000 GHz
直列
R-L
回路の周波数応答例30 kHz
整合がとれている
3 GHz
整合がとれていない
0 11
= 1 0 S
定抵抗, R=50
Ω0 11
= 0 90 S
300 MHz
0 11
= 0 . 7 45 S
先の例の S11 の POLAR フォーマット表示
上に示すのは、例の直列R-L回路のS11のPOLAR表示で、周波数レンジ30 kHz～3 GHzをカバー しています。低周波ではS11の振幅はほぼ0で、データはPOLAR表示の中心付近に集中していま す。周波数が増加するにつれ、インダクタのインピーダンスが大きくなり、反射信号の振幅が増加 するので、データは円弧を描きます。この回路の位相は、30 kHzの90°から3 GHzの0°まで変化 します。反射信号の振幅はSWRおよびLog MAGフォーマットで簡単に表示できますが、POLAR表 示ではこのほかに非常に役立ついくつかの情報が得られます。例えば、この回路が高周波で反 射デバイスになることは(SWRまたはLog MAGフォーマットを調べることにより)わかりますが、この 反射はオープン回路とショート回路のどちらに起因しているでしょうか。POLARフォーマットを使う と、S11の位相が0に近づくので、デバイスが高周波でオープン回路として動作していることがすぐ にわかります。高周波で位相が180°になれば、回路がショートとして動作していることがわかりま す。
なお、このデバイスの実数部(抵抗)は変化しないので、S11が描く円弧はR=50 Ωの定抵抗のライ ンとなります。
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jX= 誘導性 jX= 容量性
定抵抗円
W
= 100 R W
= 25 R
W
= 50 R
jX R
W
= 0 R
POLAR 表示： S11 の定抵抗ライン
固定50Ω抵抗と組み合わせたインダクタとキャパシタのS11レスポンスをつなぐと、周波数レスポ ンスは完全な円になります。S11の値がX軸の上にある場合、リアクタンスは誘導性で、軸の下に ある場合は容量性です。この情報は、デバイスのデザインやトラブルシューティングに非常に役立 ちます。周波数による振幅の変化だけでなく、DUTが誘導性か容量性かも判断できるからです。
抵抗の値を変更すると、周波数を掃引したときの円の半径が変化します。それぞれの曲線は、抵 抗が一定でリアクタンスが変化したときのラインを表わします。
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誘導性 容量性
定リアンクタンス円
jX
可変R
固定
X
W
=0 X
R=50 W R= ¥
W
= 50 X W
= 25 X
W
-= 25 X
W
-= 50 X
R=0 W
POLAR 表示： S11 の定リアクタンス・ライン
上に示すのは、抵抗を変更し、定インダクタンス値またはキャパシタンス値でリアクタンスを固定す ることによって作成したPOLARプロットです。上記の曲線は抵抗の関数です。オープン回路のポイ ントはプロットの右端に振幅1、位相0°で示されています。ショート回路は振幅1、位相180°で、
チャートの左端に示されます。
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誘導性 容量性
スミス･チャートから読み取れるのは正規化した Z IN
定抵抗のラインと定リアクタンスのラインを合わ せるとスミスチャートになる
スミスチャートはZ0で正規化される
1.0
-1.0 -0.5
0.5
1.0 0 0.5
スミス・チャート表示
一定の抵抗と一定のリアクタンスの曲線を1つの共通のグラフに組み合わせることにより、よく知ら れたスミス・チャートを作成できます。このチャートは通常、反射測定に使用され、データをインピー ダンスとして直接読み取ることができます。POLARフォーマットのS11測定では反射信号の振幅と 位相が表示されるのに対し、スミス・チャートはDUTに対する入力インピーダンスを示します。表示 されるインピーダンスは、システムの特性インピーダンス(通常50Ω)に正規化されています。スミス・
チャートの円の上半分にあるリアクタンス値は正の(誘導性)リアクタンスであり、下半分のリアクタ ンス値は負の(容量性)リアクタンスです。スミス・チャートは、システムの特性インピーダンスとのイ ンピーダンス整合が必要となる、高周波コンポーネントのデザインとトラブルシューティングにおけ る優れたツールです。
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DUT の Z IN はマーカで直 読できる
CH1 S11 1 U FS
START . 000 030 000 GHz STOP 3. 000 000 000 GHz 1: 50.0 ohms 188 ohms
1
.300 000 000 GHz
R + j X = Z
IN先の例のスミス・チャート表示
上に示すのは、この直列R-L回路の例をスミス・チャートで表示したものです。表示マーカを使用 すると、特定の周波数での抵抗値とリアクタンス値を知ることができます。この例のように回路抵 抗が50Ωの場合、DUTに適用する周波数を掃引することにより、1.0の定抵抗ライン(50Ωに正規 化)がトレースされます。