Vector Network Analyzer に関する２ポートネットワーク S パラメータ理論Sパラメータ理論

付録

付録として，本研究の接合方式を評価する際に，評価方法として参考となる理 論と，評価を行った後本文に記載しないが，価値のあるデータを記録する．ここ では，次の評価に関する理論の節の後，通信性能（周波数特性）の評価データと 通信性能（データ品質）の評価データを記録する．

A ^{評価に関する理論}

ここでは評価を行いに際し，必要な知識として幾つかの理論を示す．提案した 各接合方式の通信性能（周波数特性）を計測する際に用いる，ベクトルネットワー クアナライザ（

VNA

）に関する理論や，非常に小さな接触抵抗を測定する際の理 論等である．今回はこれらの理論に基づき，評価を行った．

A.1 Vector Network Analyzer に関する２ポートネットワーク

^ͳ

^{ʹ ͳ}

^{ʹ ͳ}

^ʹ

図

A.1:

二端子対回路網

二端子対回路網において，端子対

1

を入力側，端子対

2

を出力側とした際の

S

パ ラメータの定義を以下に示す．

b ₁ b ₂

!

= S ₁₁ S ₁₂ S ₂₁ S ₂₂

! a ₁ a ₂

!

(A.1)

ここで，

• a ₁

：端子

1

から入力される電力の平方根．

• a ₂

：端子

2

から入力される電力の平方根．

• b 1

：端子

1

から出力される電力の平方根．

• b ₂

：端子

2

から出力される電力の平方根．

• S ₁₁

：端子

1

から信号を入力した際，端子

1

に反射する信号．

絶対値の

dB

表示は，端子

1

の反射損失（リターンロス）を示す．

• S ₂₁

：端子

1

から信号を入力した際，端子

2

を通過する信号．

絶対値の

dB

表示は，端子

1

から端子

2

の伝送損失（インサーションロース）

を示す

• S ₁₂

：端子

2

から信号を入力した際，端子

1

を通過する信号．

絶対値の

dB

表示は，端子

2

から端子

1

の伝送損失（インサーションロース）

を示す。

• S ₂₂

：端子

2

から信号を入力した際，端子

2

に反射する信号．

絶対値の

dB

表示は，端子

2

の反射損失（リターンロス）を示す．

6 6

6 6

9HFWRU1HWZRUN$QDO\]HU

3RUW 3RUW

'87

図

A.2: S

パラメータ

表

A.1: Mag

と

dB

の関係

Mag dB

70% -3 50% -6 30% -10 10% -20 3% -30 1% -40

これらを図

(A.2)

に表現する．

S

パラメータの振幅の公式を以下に示す．

M ag(S _ij ) = M ag(porti

からの出力信号

)

M ag(portj

からの出力信号

) (A.2)

dB

を用いて

S

パラメータの振幅を表現する，変換公式を以下に示す．

dB(S _ij ) = 20log ₁₀ [M ag (S _ij )] (A.3)

式

(A.2)，(A.3)

を用い，表

(A.1)

の

Mag

と

dB

の関係を得ることが出来る．

伝送損失は

0dB

（理想）〜

-3dB

が伝送状態が良い．

電気回路において，リンギングとは電圧もしくは電流の望まない振動のことで ある．電気パルスが回路内の寄生容量と寄生インダクタンス（すなわち設計の一 部ではなく，回路を構成する材料の副産物）をそれらの特性周波数で共振させる ときに，これが起きる．リンギングのアーティファクトは矩形波でも現れる．

リターンロスは-6dB〜-

∞ dB（理想）が許容範囲である．リターンロス ≤

-20dB

ならば，

VSRW ≤

約

1.2

（理想は

1

）になり，実用可能なことが分かる

(

実際 では

-10dB

でも優秀なモノである）．この時の電力損失は

1/100

以下となる．

ドキュメント内 JAIST Repository: 通信および給電を同時提供可能な接合方式に関する研究 (ページ 81-84)