|
史密斯圓圖(Smith chart)是一款用于電機(jī)與電子工程學(xué)的圓圖,主要用于傳輸線的阻抗匹配上。一條傳輸線(transmission line)的電阻抗力(impedance)會(huì)隨其長度而改變,要設(shè)計(jì)一套匹配(matching)的線路,需要通過不少繁復(fù)的計(jì)算程序,史密斯圓圖的特點(diǎn)便是省卻一些計(jì)算程序。
史密斯圓圖的基本在于以下的算式: Γ= (Z - 1)/(Z+ 1)
Γ代表其線路的反射系數(shù)(reflection coefficient),即S-parameter里的S11,Z是歸一負(fù)載值,即ZL / Z0。當(dāng)中,ZL是線路的負(fù)載值,Z0是傳輸線的特征阻抗值,通常會(huì)使用50Ω。
圓圖中的橫坐標(biāo)代表反射系數(shù)的實(shí)部,縱坐標(biāo)代表虛部。圓形線代表等電阻圓,每個(gè)圓的圓心為1/(R+1),半徑為R/(R+1).R為該圓上的點(diǎn)的電阻值。
中間的橫線與向上和向下散出的線則代表阻抗的虛數(shù)值,即等電抗圓,圓心為1/X,半徑為1/X.由于反射系數(shù)是小于等于1的,所以在等電抗圓落在單位圓以外的部分沒有意義。當(dāng)中向上發(fā)散的是正數(shù),向下發(fā)散的是負(fù)數(shù)。
圓圖最中間的點(diǎn)(Z=1+j0, Γ=0)代表一個(gè)已匹配(matched)的電阻數(shù)值(此ZL=Z0,即Z=1),同時(shí)其反射系數(shù)的值會(huì)是零。圓圖的邊緣代表其反射系數(shù)的幅度是1,即100%反射。在圖邊的數(shù)字代表反射系數(shù)的角度(0-180度)。 有一些圓圖是以導(dǎo)納值(admittance)來表示,把上述的阻抗值版本旋轉(zhuǎn)180度即可。
 圓圖中的每一點(diǎn)代表在該點(diǎn)阻抗下的反射系數(shù)。該電的阻抗實(shí)部可以從該電所在的等電阻圓讀出,虛部可以從該點(diǎn)所在的等電抗圓讀出。同時(shí),該點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為反射系數(shù)的絕對(duì)值,到原點(diǎn)的角度為反射系數(shù)的相位。
由反射系數(shù)可以得到電壓駐波比和回波損耗。
VSWR=(1+|Γ|)/(1-|Γ|). Ploss=10lg|Γ|2=20lg|Γ| 關(guān)于阻抗匹配的應(yīng)用:
把阻抗圓圖與導(dǎo)納圓圖合并使用,可以把任意阻抗點(diǎn)通過沿等電阻圓,等電抗圓,等電納圓和等電導(dǎo)圓移動(dòng)而匹配到原點(diǎn)(即阻抗匹配點(diǎn))上。不同的移動(dòng)方式對(duì)應(yīng)不同的元件連接。 串連L,阻抗點(diǎn)沿著電抗刻度(即等電阻圓)右旋移動(dòng) 串連C,阻抗點(diǎn)沿著電抗刻度左旋移動(dòng)。 串連R,阻抗點(diǎn)沿著電阻刻度(即等電抗圓)移動(dòng)。 并聯(lián)L,阻抗點(diǎn)沿著電納刻度(等電導(dǎo)圓)左旋移動(dòng)。 并聯(lián)C,阻抗點(diǎn)沿著電納刻度(等電導(dǎo)圓)右旋移動(dòng)。
并聯(lián)R,阻抗點(diǎn)沿著電導(dǎo)刻度(等電納圓)移動(dòng)。 
【分享】如果您覺得本文有用,請(qǐng)點(diǎn)擊右上角“…”擴(kuò)散到朋友圈!
|