Modelos multiportas

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Porta de um circuito

Par de terminais onde a corrente que entra em um terminal é exatamente igual à corrente que sai do outro.

Rede de duas portas (quadripolo)

Circuito elétrico linear com quatro terminais agrupados em dois pares de acesso independentes (entrada e saída).

Rede multi-portas

Circuito linear caracterizado por N pares de terminais (portas), relacionando múltiplos sinais de tensão e corrente.

Condição de porta

Princípio que exige a conservação de corrente em cada par de terminais: I_in = I_out para cada porta individual.

Parâmetros Z (Impedância)

Matriz que expressa as tensões das portas em função das correntes injetadas nas portas: V = Z * I.

Parâmetro Z11

Impedância de entrada na porta 1 com a porta 2 em circuito aberto (I2 = 0): V1 / I1.

Parâmetro Z12

Impedância de transferência reversa com a porta 1 em circuito aberto (I1 = 0): V1 / I2.

Parâmetro Z21

Impedância de transferência direta com a porta 2 em circuito aberto (I2 = 0): V2 / I1.

Parâmetro Z22

Impedância de saída na porta 2 com a porta 1 em circuito aberto (I1 = 0): V2 / I2.

Condição de circuito aberto nos parâmetros Z

Método de medição dos parâmetros Z onde portas não excitadas são deixadas abertas para forçar correntes nulas.

Parâmetros Y (Admitância)

Matriz que expressa as correntes das portas em função das tensões aplicadas às portas: I = Y * V.

Parâmetro Y11

Admitância de entrada na porta 1 com a porta 2 em curto-circuito (V2 = 0): I1 / V1.

Parâmetro Y12

Admitância de transferência reversa com a porta 1 em curto-circuito (V1 = 0): I1 / V2.

Parâmetro Y21

Admitância de transferência direta com a porta 2 em curto-circuito (V2 = 0): I2 / V1.

Parâmetro Y22

Admitância de saída na porta 2 com a porta 1 em curto-circuito (V1 = 0): I2 / V2.

Relação entre matriz Z e matriz Y

A matriz Y é a inversa algébrica da matriz Z, ou seja, Y = Z^(-1), desde que Z seja invertível.

Parâmetros H (Híbridos)

Modelo que relaciona V1 e I2 com base em I1 e V2, amplamente utilizado na modelagem de transistores bipolares.

Parâmetro h11

Impedância de entrada com a saída em curto-circuito (V2 = 0): V1 / I1.

Parâmetro h12

Ganho reverso de tensão com a entrada em circuito aberto (I1 = 0): V1 / V2.

Parâmetro h21

Ganho direto de corrente com a saída em curto-circuito (V2 = 0): I2 / I1.

Parâmetro h22

Admitância de saída com a entrada em circuito aberto (I1 = 0): I2 / V2.

Parâmetros G (Híbridos inversos)

Modelo que expressa I1 e V2 em função de V1 e I2, sendo a matriz inversa da matriz H.

Parâmetro g11

Admitância de entrada com a saída em circuito aberto (I2 = 0): I1 / V1.

Parâmetro g12

Ganho reverso de corrente com a entrada em curto-circuito (V1 = 0): I1 / I2.

Parâmetro g21

Ganho direto de tensão com a saída em circuito aberto (I2 = 0): V2 / V1.

Parâmetro g22

Impedância de saída com a entrada em curto-circuito (V1 = 0): V2 / I2.

Parâmetros ABCD (Transmissão)

Matriz que relaciona as variáveis de entrada (V1, I1) com as variáveis de saída (V2, -I2), ideal para cascata.

Parâmetro A

Razão inversa de transferência de tensão com a porta 2 aberta (I2 = 0): V1 / V2.

Parâmetro B

Impedância reversa de transferência com a porta 2 em curto (V2 = 0): V1 / (-I2).

Parâmetro C

Admitância reversa de transferência com a porta 2 aberta (I2 = 0): I1 / V2.

Parâmetro D

Razão inversa de transferência de corrente com a porta 2 em curto (V2 = 0): I1 / (-I2).

Convenção de sinal de corrente nos parâmetros ABCD

A corrente na porta de saída (I2) é convencionada saindo da rede, simplificando a conexão com a próxima etapa.

Parâmetros abcd (Transmissão reversa)

Matriz que expressa os sinais da porta 2 (V2, I2) em função dos sinais da porta 1 (V1, -I1).

Parâmetros S (Espalhamento / Scattering)

Matriz que relaciona ondas de potência incidentes (a) e refletidas (b) em sistemas de alta frequência: b = S * a.

Onda de potência incidente (a)

Sinal normalizado que viaja em direção a uma porta da rede de alta frequência a partir de uma linha de transmissão.

Onda de potência refletida (b)

Sinal normalizado que sai de uma porta da rede em direção à linha de transmissão conectada.

Impedância de referência (Z0)

Valor de impedância característico (frequentemente 50 ohms) usado para normalizar as ondas de tensão e corrente.

Parâmetro S11

Coeficiente de reflexão de tensão na porta 1 com todas as outras portas terminadas em casamentos ideais (Z0).

Parâmetro S21

Coeficiente de transmissão direta da porta 1 para a porta 2 sob condições casadas (ganho/atenuação direta).

Parâmetro S12

Coeficiente de transmissão reversa da porta 2 para a porta 1 sob condições casadas (isolamento reverso).

Parâmetro S22

Coeficiente de reflexão de tensão na porta 2 com a porta 1 terminada em carga casada.

Parâmetros T (Matriz de Espalhamento em Cascata)

Matriz que relaciona as ondas na porta 1 diretamente com as ondas na porta 2, facilitando cálculos em cascata de RF.

Rede recíproca

Rede passiva cuja resposta entre quaisquer duas portas é idêntica independentemente do sentido da transmissão.

Condição de reciprocidade para parâmetros Z

A matriz Z é simétrica em relação à diagonal principal: Z_ij = Z_ji (ex: Z12 = Z21).

Condição de reciprocidade para parâmetros Y

A matriz Y é simétrica em relação à diagonal principal: Y_ij = Y_ji (ex: Y12 = Y21).

Condição de reciprocidade para parâmetros ABCD

O determinante da matriz de transmissão é unitário: (A * D) - (B * C) = 1.

Condição de reciprocidade para parâmetros S

A matriz de espalhamento é simétrica em relação à sua transposta: S = S^T (ex: S12 = S21).

Rede simétrica

Rede elétrica idêntica quando visualizada a partir de qualquer uma de suas portas principais.

Condição de simetria para parâmetros Z

As impedâncias de entrada e saída são iguais: Z11 = Z22 e Z12 = Z21.

Condição de simetria para parâmetros ABCD

Os parâmetros das extremidades diagonais coincidem: A = D e (A * D) - (B * C) = 1.

Condição de simetria para parâmetros S

Os coeficientes de reflexão são idênticos nas portas: S11 = S22 e S12 = S21.

Rede sem perdas (lossless)

Rede constituída apenas por elementos puramente reativos (indutores e capacitores), sem dissipação de calor.

Condição sem perdas para parâmetros S

A matriz de espalhamento S é unitária, ou seja, S^H * S = I (a soma das potências refletidas e transmitidas é 1).

Conexão em cascata de quadripolos

Associação de redes em série direta onde a matriz resultante é obtida pelo produto das matrizes ABCD de cada bloco.

Conexão em série de duas portas

Associação onde as entradas e saídas estão ligadas em série, resultando na soma direta das matrizes Z individuais.

Conexão em paralelo de duas portas

Associação onde as entradas e saídas estão ligadas em paralelo, obtendo-se a matriz global somando as matrizes Y.

Circuito equivalente T

Modelo equivalente de três impedâncias em topologia de T, derivado diretamente dos parâmetros Z de um quadripolo.

Circuito equivalente Pi (π)

Modelo equivalente de três admitâncias em topologia Pi, derivado diretamente dos parâmetros Y de um quadripolo.

Perda de retorno (Return Loss)

Métrica expressa em decibéis que avalia a eficiência de casamento na porta: RL = -20 * log10(|S11|).

Perda de inserção (Insertion Loss)

Atenuação de potência causada pela interposição da rede entre fonte e carga: IL = -20 * log10(|S21|).