smith与阻抗匹配

1、一、阻抗匹配及其意义一、阻抗匹配及其意义二、阻抗匹配基础知识二、阻抗匹配基础知识三、三、smith圆图分析总结圆图分析总结四、如何利用四、如何利用smith圆来分析阻抗？圆来分析阻抗？阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，主要用于传输线上，使高频的互相适配，主要用于传输线上，使高频的微波信号皆能传至负载点，减少反射损耗，微波信号皆能传至负载点，减少反射损耗，得到最大功率输出工作状态。得到最大功率输出工作状态。一、阻抗匹配及其意义：一、阻抗匹配及其意义：二、阻抗匹配基础：二、阻抗匹配基础：参量的认识参量的认识信号在传输线上由于阻抗不匹配等原因，会有信号

2、在传输线上由于阻抗不匹配等原因，会有回波损耗，因此用反射系数回波损耗，因此用反射系数 、驻波系数比、驻波系数比VSWR等来衡量信号传输的效率。等来衡量信号传输的效率。Z0VSWR=(1+ |)/(1-|)传输线上的阻抗常用传输线上的阻抗常用Z0表示，称为特性阻抗。典型表示，称为特性阻抗。典型值是值是50欧姆和欧姆和70欧姆。传输线特性阻抗常取欧姆。传输线特性阻抗常取50欧姆。欧姆。75欧姆：欧姆：一般用在视频传输，有限电视网络，天线馈线，长一般用在视频传输，有限电视网络，天线馈线，长途电讯应用等场合。途电讯应用等场合。600欧姆：欧姆：电报和电话使用的裸露平行导线也是典型的阻抗。电报和电话使用

3、的裸露平行导线也是典型的阻抗。线径标准线径标准22的双绞线，平均阻抗大约在的双绞线，平均阻抗大约在120欧姆左右，欧姆左右，这是另一种具有自己特有特性阻抗的传输线。这是另一种具有自己特有特性阻抗的传输线。300欧姆：欧姆：某些天线系统中使用某些天线系统中使用300欧姆的双引线，以匹配折合欧姆的双引线，以匹配折合半波阵子在自由空间阻抗。半波阵子在自由空间阻抗。传输线以及相关介绍：传输线以及相关介绍：Smith原理：原理：反射系数同轴圆阻抗圆导纳圆反射系数圆图解说实数电阻圆虚数电抗圆实数电导圆虚数电导圆反射系数同轴圆：反射系数同轴圆：=| |ej= r+j iej=cos+jsinr2+ i2=|

4、 |2ir阻抗圆：阻抗圆：电阻圆、电抗圆电阻圆、电抗圆阻抗圆：阻抗圆：电阻圆、电抗圆电阻圆、电抗圆阻抗圆：阻抗圆：电阻圆详解电阻圆详解1、以、以r（0-）的范围值来）的范围值来研究圆的趋势。研究圆的趋势。2、相同圆周，电阻值（实、相同圆周，电阻值（实部）相同。反射系数，部）相同。反射系数，VSWR不尽相同，根据公式不尽相同，根据公式3、阻抗圆与反射系数的关、阻抗圆与反射系数的关系：（系：（1，0）点对应的是最）点对应的是最大的反射系数大的反射系数1。4、实际中没有负的电阻，、实际中没有负的电阻，如果出现负阻值，有可能产如果出现负阻值，有可能产生振荡。生振荡。5、选择一个对应于新电阻选择一个对应

5、于新电阻值的圆周就等于选择了一个值的圆周就等于选择了一个新的电阻。新的电阻。（1，0）阻抗圆：阻抗圆：电抗圆详解电抗圆详解1、同一圆周上是具有相同虚部、同一圆周上是具有相同虚部x的阻抗，的阻抗，x可以是正可以是正数和负数，故上下是对称关系；数和负数，故上下是对称关系；2、所有的圆公共切点（、所有的圆公共切点（1，0），圆心在），圆心在r=1上。上。阻抗圆：阻抗圆：电阻圆与电抗圆关系电阻圆与电抗圆关系 a j b 开路点开路点 短路点短路点 ( , ) (0,0) (1,0) 匹配点匹配点 电压波节电压波节 Rmin=K 电压波腹电压波腹 Rmax=S 容性容性 0X 感性感性 0X 1、上半圆

6、阻抗为、上半圆阻抗为感抗，下半圆阻抗感抗，下半圆阻抗为容抗；为容抗；2、单位圆为纯电单位圆为纯电抗，实轴为纯电阻；抗，实轴为纯电阻；3、实轴的右半轴、实轴的右半轴为电压波腹，左半为电压波腹，左半轴为电压波节；轴为电压波节；点的位置点的位置特点特点意义意义坐标原点坐标原点行波状态。越靠近行波状态。越靠近原点的点，也就越原点的点，也就越接近匹配状态。接近匹配状态。 点点(1,0)开路驻波状态。电开路驻波状态。电压波腹（电流的波压波腹（电流的波节）位置节）位置 。点点(-1,0)短路驻波状态。电短路驻波状态。电压波节（电流的波压波节（电流的波腹）位置腹）位置 。 0,0,1dXR 0inZdZ 1,

7、0,dRX 1,0,0dRX阻抗圆：阻抗圆：三大标志点三大标志点阻抗圆：阻抗圆：上下半圆上下半圆圆特点意义单位圆驻波圆，圆上各点阻抗为纯电抗，这也是传输线驻波状态时的特征。 匹配圆阻抗调配点的集合，对传输线的匹配有重要的意义 1 d0R1R 00ZRZdR实轴特点意义正实轴是行驻波状态时电压波腹位置的集合。 负实轴是行驻波状态电压波节的集合。 01,0d 1,0RX 01,d 1,0RX阻抗圆：阻抗圆：实轴意义实轴意义导纳圆：导纳圆：由阻抗圆演变由阻抗圆演变=| |ej= r+j iZl=(1+ z)/(1- z)归一化导纳归一化导纳y=1/ Zlyl=(1-z)/(1+ z) =(1+ ej

8、z)/(1-ejz)导纳圆：导纳圆：规律总结（两种表述之一）规律总结（两种表述之一）第一种（独立）：第一种（独立）：两个公式在形式上是两个公式在形式上是完全相同的，所以导完全相同的，所以导纳圆图与阻抗圆图在纳圆图与阻抗圆图在图形坐标的数值、符图形坐标的数值、符号和曲线形状上是相号和曲线形状上是相同的，可以把阻抗圆同的，可以把阻抗圆图当作导纳圆图来使图当作导纳圆图来使用，但是图上各点所用，但是图上各点所代表的物理含义要作代表的物理含义要作不同的解释。不同的解释。 短短路路点点 开开路路点点 ( , ) (0,0) (1,0) 匹匹配配点点 电电流流波波节节 Gmin=K 电电流流波波腹腹 Gma

9、x=S 感感性性 0B 容容性性 0B 1B 1B 0.5B 0.5B 0.5G 1G bja导纳圆：导纳圆：规律总结（两种表述之二）规律总结（两种表述之二） 开开路路点点 短短路路点点 ( , ) (0,0) (1,0) 匹匹配配点点 电电流流波波节节 Gmin=K 电电流流波波腹腹 Gmax=S 容容性性 0B 感感性性 0B1B 1B 0.5B 0.5B 0.5G1Gbja第二种（关联）：第二种（关联）：将阻抗圆图旋转将阻抗圆图旋转180就可以得到新就可以得到新的导纳圆图。的导纳圆图。与阻抗圆图相比，其与阻抗圆图相比，其图的形状、数值和符图的形状、数值和符号都发生了变化。号都发生了变化。

10、各点的物理含义并不各点的物理含义并不改变，表示对应阻抗改变，表示对应阻抗下的导纳。下的导纳。1.进行阻抗归一化2.依照smith图确定轨迹3.寻找匹配点移动方向4.选取相应L,C器件搭配电路Smith圆图与阻抗分析实例分析一：实例分析一：实例分析二：实例分析二：匹配电路设计规则：匹配电路设计规则：（-1，0）（1，0）1 电容在阻抗上是负性，在导纳上是正性；电感正好相反； 串联电容呈负性，导纳圆上分析简便；并联时阻抗圆上简便。电感相反；2 若向a方向移动，串联电感； 若向b方向移动，串联电容；3 若向c方向移动，并联电感； 若向d方向移动，并联电容；匹配电路不能有额外的功率损耗，因此只采用电感和电容来设计。容抗：Rc=1/（jwc）感抗：RL=jwL匹配电路模式：匹配电