史密斯圆图及应用.ppt

史密斯圆图及其应用 简化阻抗和导纳的计算 同时满足工程上的其他需要阻抗 反射系数反射系数 阻抗 导纳阻抗匹配 归一化阻抗与反射系数之间的关系 史密斯 Smith 圆图即根据这些公式绘出的极坐标圆图 一 阻抗圆图 阻抗圆图的组成等反射系数圆族等相位线族等电阻圆族等电抗圆族 阻抗圆图 等反射系数圆族 无耗传输线上离终端距离为z处的反射系数 阻抗圆图 等反射系数圆族 在 u j v复平面上等反射系数模的轨迹是以坐标原点为圆心 1 为半径的圆不同的反射系数模 就对应不同大小的圆 1 所有的反射系数圆都位于单位圆内反射系数模和驻波系数一一对应 又称为等驻波系数圆族坐标原点为匹配点 最外圆为全反射圆 通常把短路点处的电长度取为0 阻抗圆图 等相位线 离终端距离为z处反射系数的相位为等相位线是由原点发出的一系列的射线满足 顺源逆负 原则传输线上移动距离与圆图上转动角度的关系 电长度 l 2 0 5 2 一圈 阻抗圆图 等阻抗圆 阻抗圆图 等阻抗圆 圆方程 阻抗圆图 等电阻圆 等电阻圆族圆心在 半径为 阻抗圆图 等电阻圆 阻抗圆图 等电阻圆 阻抗圆图 等电阻圆 等电阻圆都相切于 1 0 点 即D点r 0圆为单位圆 表明 复平面上单位圆为纯电抗圆 对应的反射系数为1随着r的增大 等电阻圆半径逐渐减小 当r 时 等电阻圆缩小为一个点 D点 阻抗圆图 等电抗圆 等电抗圆圆心半径 阻抗圆图 等电抗圆 阻抗圆图 等电抗圆 阻抗圆图 等电抗圆 1 因此只有单位圆内的部分才有物理意义等电抗圆都相切于点 即D点x 0时 圆的半径为无限大对应于 复平面上的实轴即直线CD当x 时 电抗圆缩为一个点 D点 阻抗圆图 等阻抗圆 把等电阻圆族与等电抗圆族结合到同一个圆内 则每一个电阻圆与电抗圆的交点 都代表一个归一化输入阻抗值 等电阻圆与等电抗圆正交若把等电阻圆族与等电抗圆族结合到 复平面上 则构成的图形为Smith圆图 阻抗圆图 特点 圆图上有三个特殊点 阻抗圆图 特点 圆图上有三条特殊轨迹实轴对应纯电阻轨迹 即x 0 正实轴OD直线为电压波腹点 电流波节点 的轨迹 且归一化电阻等于驻波系数值 负实轴OC直线为电压波节点 电流波腹点 的轨迹 且归一化电阻等于驻波系数的倒数最外圆为纯电抗圆 即 1的全反射圆 阻抗圆图 特点 圆图上有两个特殊的面圆图的上半平面x 0 感性电抗的轨迹圆图的下半平面x 0 容性电抗的轨迹两个旋转方向顺时针向源逆时针向负载 阻抗圆图 特点 Smith圆图可以直接提供如下信息直接给出归一化输入阻抗值zin 乘以特性阻抗即为实际值 直接给出反射系数的模值 及其相位 根据反射系数模值计算出驻波系数的值 阻抗圆图的应用 应用于下列问题的计算已知负载阻抗ZL 确定传输线上的驻波系数或反射系数和输入阻抗Zin 已知负载阻抗ZL 确定传输线上第一个电压波腹点与波节点距离负载的距离 已知驻波系数VSWR及距离负载电压波节点的位置 确定负载阻抗ZL 阻抗圆图的应用 阻抗变换 一个典型的包含有长度为d 特性阻抗为Z0 终端负载为ZL的传输线的电路 采用Smith圆图分析其阻抗特性 可以按以下步骤进行 确定归一化负载阻抗zL 在Smith圆图内找到该阻抗zL的位置 阻抗圆图的应用 阻抗变换 根据该归一化阻抗点到中心点 匹配点 的距离确定反射系数 其长度为反射系数的模值 与正实轴OD轴的夹角为其相位 根据传输线的长度d 沿等反射系数圆顺时针旋转2 d角度 获得 in d 并读出该点所对应的归一化输入阻抗zin d 转换zin d 为实际值 例1已知均匀无耗传输线的特性阻抗为300 终端接负载阻抗ZL 180 j240 求终端电压反射系数 l解 1 计算归一化负载阻抗值 2 在圆图上找到r 0 6的电阻圆与x 0 8的电抗圆的交点A 3 确定反射系数的模值 以OA线段为半径 O点为圆心作等反射系数圆 与正实轴交于B点 B点对应的电阻圆的值 r 3 即为驻波系数 4 确定终端反射系数的相位 延长射线OA与最外圆相交 例2已知传输线的特性阻抗为50 负载阻抗ZL 50 j50 传输线长度为0 25 求该传输线的输入阻抗和驻波系数VSWR 解 1 求归一化负载阻抗在圆图上找出该点的位置 A 其对应的电长度为0 162 2 作O点到A点的连线 以OA为半径画圆 即为等反射系数圆 等驻波系数圆 沿此圆顺时针旋转0 25电长度至B点 对应的电长度为0 162 0 25 0 412 3 读取B点的坐标为0 5 j0 5 4 过A点的等反射系数圆与实轴的交点为2 6和0 39 2 6K 0 39 单支节匹配 调节l 调节d g 1的圆上 例3 二 导纳圆图 归一化输入导纳与归一化输入阻抗的关系 导纳圆图 若将阻抗圆图中的用代