《微波史密斯圓圖講義剖析課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《微波史密斯圓圖講義剖析課件（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,Smith圓圖(阻抗圓圖),構(gòu)成圓圖的依據(jù)是長線理論中的一些基本公式（沿線Z坐標(biāo)原點均選在終端）,據(jù)上述關(guān)系在極坐標(biāo)系中繪制而成的曲線稱為極坐標(biāo)圓圖，又稱為史密斯(Smith)圓圖，通常使用的是史密斯圓圖。,史密斯圓圖是傳輸線理論中的輔助圖解工具，用于研究

2、阻抗或?qū)Ъ{的變換非常方便。隨著掃頻信號源、網(wǎng)絡(luò)分析儀等現(xiàn)代微波測試系統(tǒng)的發(fā)展，將史密斯圓圖顯示在計算機屏幕上，能快速直觀地顯示出阻抗或?qū)Ъ{隨頻率變化的軌跡。,1.等反射系數(shù)圖,均勻無耗線上任一處的反射系數(shù) 可以表示為,在極坐標(biāo)中其曲線是一個以原點為圓心、為半徑的圓。在一段終端接以某負(fù)載、無分支的無耗線上，其 的值由長線的特性阻抗 和負(fù)載阻抗 所決定，而沿線各處的 與 是同相的，只是反射相位將隨位置的改變而改變，故稱此圓為等反射系數(shù)圖。因為反射系數(shù)的模與駐波比 是一一對應(yīng)的，故又稱為等駐波比圓。,由于 ，全部反射系數(shù)圓都位于單位圓內(nèi)。,沿線反射系數(shù) 的變化與矢量 在等反射系數(shù)圓上的位置關(guān)系如下:

3、,長線上 等反射系數(shù)圓上,沿線向負(fù)載方向移動 反射系數(shù)矢量向逆時針方向轉(zhuǎn)動,沿線向波源方向移動 反射系數(shù)矢量向順時針方向轉(zhuǎn)動,沿線移動 距離 反射系數(shù)矢量轉(zhuǎn) 弧度,沿線每移動 距離 反射系數(shù)矢量轉(zhuǎn)一周（弧度）,另外，由于,所以有時又用波長數(shù),來直接表示弧度。,2.等阻抗圖,將 代入 的表達(dá)式中，,式中,分別稱為歸一化電阻和歸一化電抗。,由歸一化電阻的表達(dá)式可得,即在復(fù)平面 上 的軌跡為圓，其圓心坐標(biāo)為 半徑為 。圓心的縱坐標(biāo)恒為零，圓心的橫坐標(biāo)恒大于零，故所有等 圓的圓心全部落在復(fù)平面的正實軸上。,圓心的橫坐標(biāo)與圓的半徑恒等于1，故所有等 的圓都相切于點（1，0）。,對歸一化電抗的表達(dá)式化簡可

4、得,在復(fù)平面 上，的軌跡也是圓，圓心坐標(biāo)為 ，半徑為,，且圓心的橫坐標(biāo)恒為1，故所有等 的圓的圓心都落在,的直線上。圓心的縱坐標(biāo)等于圓半徑。故所有等 圓也全相切于點,（1，0）。,將等 圓、等 圓繪制在同一復(fù)平面 上便得到如下所示的等阻抗圖。,史密斯圓圖即為等反射系數(shù)圓與等阻抗圓的重疊圖,史密斯圓圖上的一些主要關(guān)鍵的點、線、面的意義和各種參數(shù)標(biāo)注,1.匹配點，即阻抗圓圖的中心點。中心點的 ，相應(yīng)于傳,輸線上的行波狀態(tài)。,2.純電抗圓、開路點和短路點。的單位圓為純電抗圓。的正實軸與,純電抗的交點為開路點；的負(fù)實軸與純電抗圓的交點為短路點。,3.純電阻線，。因為 ，所以 也是實數(shù)。當(dāng),時,也就是

5、位于 的,正實軸上,其對應(yīng)的歸一化阻抗,當(dāng) 時,也就是,位于,的負(fù)實軸上,其對應(yīng)的歸一化阻抗,由此可知純電阻線上的 的數(shù)值,代表了駐波系數(shù)()或行波系數(shù)().,4.感性和容性半圓。平面單位圓內(nèi)的上半圓 ，所以是感抗；,平面單位圓內(nèi)的下半圓 ，所以是容抗。,圓是一個重要的圓，,因為它通過匹配點，并將圓,圖分成 和,兩個區(qū)域，,圓內(nèi)的點為 區(qū)域。,圓弧將上半圓分成,和 兩,部分，圓弧將下半,圓分成 和,兩部分。,的標(biāo)注:一般圓圖上并未標(biāo)注反射系數(shù)的模,匹配點的 ,純電,抗圓的 ,中間的 的值是等分的,可以用尺子測量得到 的具,體數(shù)值,相位的標(biāo)注：在 的大圓上標(biāo)注了相對波長 的數(shù)值和相,位 的數(shù)值。

6、因為 的周期是半波長，所以最大的相對波長為,0.5，相位的范圍為,9.旋轉(zhuǎn)方向：圓圖還注明了順時針旋轉(zhuǎn)為向始端（信號源端）方向移,動，逆時針旋轉(zhuǎn)為向終端（負(fù)載端）方向移動。,值的標(biāo)注：值標(biāo)注在純電阻線上，開路點為 ，短路點為0，,匹配點為1。,11.X值的標(biāo)注:標(biāo)注在 大圓的內(nèi)側(cè)等X線與 大圓的交點處。,12.,等 圓。有些圓圖上畫出用虛線描繪的同心，這些同心圓是不等間距,的，與其對應(yīng)的 值已標(biāo)注在純電阻線上。,舉例：,已知同軸線的特性阻抗 ,線上波長 ,負(fù),載阻抗 ,求,1.負(fù)載 在阻抗圓圖上的位置.,2.駐波比 和相對于負(fù)載 所在,截面的駐波相位 (設(shè) ),.,3.反射系數(shù) 的模和相位,(),.,4.距終端 、截面,處的輸入阻抗,解:,由 計算歸一化阻抗 ,位于圖中的a點.由,a點沿等 圓(等 圓)旋轉(zhuǎn),與純電阻線有兩個交點,與純電阻右半邊的交點在r=2.5,即 =2.5處.,由 可以計算,由a點順時針方向旋轉(zhuǎn)到純電阻線的左半邊所對應(yīng)的電長度為,由圖上查出 的相位 .,計算,由a點沿等 圓順時針轉(zhuǎn),到b點,由于阻抗的周期為半波長,所以只需轉(zhuǎn) 便到b點,b點的歸一化阻抗,截面 處的阻抗,