射频smith圆图详解市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、电压波节点对应电流波腹点反射系数为小于0实数 也是输入阻抗为最小值为小于1实数为驻波比倒数电压波腹点对应电流波节点反射系数为大于0实数 也是输入阻抗为最大值为大于1实数，等于驻波比第1页第四讲Smith 圆图 在微波工程中，最基本运算是工作参数 之间关系，它们在已知特征参数 和长度l 基础上进行。 Smith圆图是把特征参数和工作参数形成一体，利用图解法处理工程参数计算方法一个专用Chart。自上世纪三十年代出现以来，历经八十年而不衰，可见其简单，方便和直观.第2页一、Smith图圆基本思想 Smith圆图，亦称阻抗圆图。其基本思想有三条： 1. 特征参数归一思想 特征参数归一思想，是形成统一

2、Smith圆图最关键点，它包含了阻抗归一和电长度归一。阻抗归一 电长度归一 第3页 采取阻抗归一使得计算摆脱了详细传输线几何结构（L、C）束缚，并为统一一个情况加以研究。在应用中能够简单地认为Z=1。 电长度归一使得计算摆脱了几何尺寸限制，并统一为相位角进行研究。电长度归一不但包含了特征参数，而且隐含了角频率。 一、Smith图圆基本思想 第4页 2. 以系统不变量|作为Smith圆图基底 一、Smith图圆基本思想 反射系数周期是1/2g。这种以|圆基底一周表示1/2g 。 在无耗传输线中，幅度介于 0，1之间|是系统不变量。 矢量伴随相位（传输线上位置）改变，轨迹组成了位于单位圆内一个圆。

3、所以由|同心圆作为Smith圆图基底，使我们可能在一有限空间表示全部工作参数、Z(Y)和。第5页3. 把阻抗(或导纳)，驻波比关系套覆在|圆上。 奇妙是，阻抗和导纳也是圆形式。而且能够统一套覆在圆图内。 Smith圆图基本思想可描述为：消去特征参数Z，把归于相位；工作参数为基底，套覆Z(Y)和。 一、Smith图圆基本思想 第6页二、Smith圆图基本组成 1. 反射系数图为基底 图 7-1 反射系统图 反射系数图最主要概念是相角走向。 向馈源-Z增大- 减小-矢量正向旋转向负载-Z减小- 增大-矢量反向旋转第7页2. 套覆阻抗图 反射系数实部和虚部作为坐标组成了坐标系，研究在此坐标系下阻抗实

4、部和虚部对应轨迹曲线。 二、Smith圆图基本组成 第8页分开实部和虚部得两个方程 先考虑(7-4)中实部方程 二、Smith圆图基本组成 第9页 得到圆方程 等电阻圆r对应圆心坐标是 半径是 。 圆心在实轴上。考虑到电阻圆一直和直线 相切。 二、Smith圆图基本组成 第10页r园心坐标半径 00011020二、Smith圆图基本组成 等电阻圆第11页 虚部方程等电抗x圆方程其圆心是(1， ）,半径是 二、Smith圆图基本组成 第12页x园心坐标半径010.51221111二、Smith圆图基本组成 等电抗圆第13页二、Smith圆图基本组成 3. 标定电压驻波比 研究反射系数实轴，实轴最

5、右端为反射系数为1，表示开路点，最左边反射系数为-1，表示短路点。圆心为理想匹配点。实轴上右半轴为归一化后大于1纯阻点。此时 所以，可由电阻r 对应出电压驻波比。 第14页圆心( ，0)半径为 。 二、Smith圆图基本组成 4. 导纳情况圆心( -1，-1/b)半径为1/b。 第15页等电导圆 二、Smith圆图基本组成 等电纳圆 第16页研究阻抗和导纳关系： 传输线含有阻抗变换作用 二、Smith圆图基本组成 经过 传输线，输入阻抗变为本身导纳 第17页 阻抗 反演导纳 在smith圆图中1/4波长恰好对应180度。阻抗与导纳对称分布。二、Smith圆图基本组成 第18页第19页 smit

6、h圆图小结归一化，最外沿由短路开始标明向信号源归一化长度；同心圆组成反射系数，半径为反射系数模值；顺时针向电源，逆时针向阻抗；原点为理想匹配点；大圆为驻波状态，右端（1，0）为开路，左端（-1，0）为短路，其余点为纯电抗；阻抗和导纳对称，阻抗上半平面为感抗圆，下半平面为容抗圆；实轴右半轴为电压波腹点，电流波节点，标定驻波比；左半轴为电流波腹点，电压波节点，标定行波系数。第20页三、Smith圆图基本功效 已知阻抗 ，求导纳 (或逆问题)1已知阻抗 ，求反射系数 和 (或逆问题)3已知负载阻抗 和 求输入阻抗4已知驻波比和最小点 ,求第21页反归一三、Smith圆图基本功效 例1已知阻抗 ，求导纳Y第22页例2 已知阻抗 ，求反射系数 和利用等反射系数 对系统处处有效。三、Smith圆图基本功效 第23页Note：在计及反射系数相角时，360对应0.5。即一个圆周表示二分之一波长。 例3已知 ，点找 求归一化