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Smith 圆图对于每一个射频工程师而言是一个非常重要的辅助工具。对于mith,做的最多的,可能就是匹配,而做匹配,最常用到的就是Smith圆图。 史密夫图表(Smith chart,又称史密斯圆图)是在反射系散平面上标绘有归一化输入阻抗(或导纳)等值圆族的计算图。 想当年在学校的时候,觉着Smith圆图好难;工作久了,再加上相关辅助软件的帮助,觉着Smith圆图还是比较好理解的。 要用好Smith圆图,关键是熟悉它的构成。主要包括等电阻圆,等电导圆,等Q线,等电抗圆,等电纳圆。 高频与微波电路设计中,阻抗匹配是最基本且重要的课题。阻抗匹配的目的:使信号由电源端传送到负载端时获得最大的功率。 发明者:菲利普·史密斯(Phillip H.smith);时 间:1939;优 点:解决传输线的复杂计算的计算工具,快速、有效的达成匹配;特 点:很多圆交织在一起的一个图。 对于天线来说,天线的输入阻抗与天线的结构、工作频率、周围环境和馈电位置等等因素有关,这样我们对于阻抗的计算就会变得非常的复杂(相关参数的手工推到大家自行翻书,自行了解,本次匹配的分享主要针对软件的运用),所以我们通常通过实验测定获得,也就是仪器测试啦。通过观察smith圆图,我们可以简单,方便,快速的得出我们的参数。Smith圆图的相关辅助工具有:ADSSmith V3.10VNA 通常匹配的话,一般都采用电感和电容串并联形式,既然smith圆图是由很多圆周交织在一起的一个图。所以我们先来了解下各个圆圈族群。1.阻抗族群:电阻+电抗圆2. 导纳族群:电导+电纳圆你需要记住几点:从图中经过圆心的两个圆分别是50欧姆的电阻圆和电导圆(以特性阻抗为50Ω为例), 圆上的电阻值不会变化,变化的是电抗的值;对于上半部分,电抗从左到右→→变大,对于下半部分,电抗从左到右→→变小;3. VSWR族群(反射系数族群)注:判断方法 VSWR=2时的圆的半径≈1/3D,大概就是把直径分成三等份 VSWR=3时的圆的半径≈1/4D,大概就是把直径分成三等份 最终匹配就是把所需要的点拉到VSWR=2或3的圆内。4. Q品质因数 从图上看到,越靠近匹配点Q越小,带宽越大。关于其他族群,因与要讲的匹配关系不大,暂时么有罗列出来。其次我们需要记住相关的区域特性1.感性+容性Smith圆图的上半部分代表感抗,下半部分代表容抗。2.阻抗通过电阻轴我们可以明显的看出:从左到右电阻逐渐变大,从而得出三点:A.所有的圆周只有一个相同的,唯一的交点;B.最大的圆代表0Ω、也就是没有电阻,上面都是电抗(r=0);C.圆圈旋转一周:0.5λ。3.元器件走向并联电感:沿着等电导圆逆时针移动并联电容:沿着等电导圆顺时针移动串联电感:沿着等电阻圆顺时针移动串联电容:沿着等电阻圆逆时针移动 了解了这些知识,在已知源阻抗和负载阻抗的情况下,在现有Smith圆图软件的帮助下,很容易就能设计出匹配电路。关于smith圆图你必须要牢记的两点:电感电容所占区域;串并电感电容的走势。
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