微波史密斯圓圖講義剖析課件
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坐標原點均選在終端）,據(jù)上述關(guān)系在極坐標系中繪制而成的曲線稱為極坐標圓圖，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載、無分支的無耗線上，其 的值由長線的特性阻抗 和負載阻抗 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:,長線上 等反射系數(shù)圓上,沿線向負載方向移動 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式可得,即在復平面 上 的軌跡為圓，其圓心坐標為 半徑為 圓心的縱坐標恒為零，圓心的橫坐標恒大于零，故所有等 圓的圓心全部落在復平面的正實軸上圓心的橫坐標與圓的半徑恒等于1，故所有等 的圓都相切于點（1，0）對歸一化電抗的表達式化簡可得,在復平面 上，的軌跡也是圓，圓心坐標為 ，半徑為,，且圓心的橫坐標恒為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,時,也就是 位于 的,正實軸上,其對應(yīng)的歸一化阻抗,當 時,也就是,位于,的負實軸上,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,兩部分的標注:一般圓圖上并未標注反射系數(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,相位的標注：在 的大圓上標注了相對波長 的數(shù)值和相,位 的數(shù)值因為 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（負載端）方向移動值的標注：值標注在純電阻線上，開路點為 ，短路點為0，,匹配點為1。
11.X值的標注:標注在 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 值已標注在純電阻線上舉例：,已知同軸線的特性阻抗 ,線上波長 ,負,載阻抗 ,求,1.負載 在阻抗圓圖上的位置.,2.駐波比 和相對于負載 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,。
