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1、北京信息科技大学微波通信技术课程设计报告--Smith圆图的软件设计题目：Smith圆图的Matlab实现及应用院（系）光电信息与通信工程学院专业通信工程班级通信工程0801班学生姓名闫振宇学号2008010382二○一一年六月目录第1章前言1第2章传输线阻抗匹配问题22.1阻抗匹配的重要性22.2阻抗匹配的实现22.2.1用阻抗变换器进行阻抗匹配32.2.2支节匹配器的计算4第3章SMITH圆图的构成原理53.1反射系数圆53.2阻抗圆图7第4章SMITH圆图Matlab的实现104.1圆图的绘制104.2SMITH圆图软件的介绍104.3程序操作
2、步骤16第5章总结17参考文献：18附录：18第1章前言工程中常采用smith圆图来分析传输线问题，传输线能引导电磁波沿一定的方向传输，为了提高传输线传输能量的效率，将输入的能量尽最大可能传给终端负载，需要保证传输线的终端的负载与其特性阻抗匹配，即传输线此时处于阻抗匹配状态。阻抗匹配的方法有很多种，它们大致上可以分为以下四种类型：(1)计算机仿真:由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能，对使用者的要求高。(2)手工计算:
3、这是一种极其繁琐的方法，需要用到较长的计算公式、并且被处理的数据多为复数。(3)经验:只有在微波通信领域工作过多年的人才能使用这种方法，只适合于资深的专家。(4)smith圆图:一般最常用的方法。smith圆图早在计算机时代之前的1930年就被P.H.smith所开发。它是一种计算阻抗、反射系数等参量的简便图解方法。smith圆图是由很多圆周交织在一起的一个图。使用它，可以在不作任何计算的前提下得到一个表面上看非常复杂的系统的匹配阻抗，唯一需要做的就是沿着圆周线，根据电长度读取并跟踪数据。正是由于其只是涉及到简单的数学运算,方便而又直观，在解决阻抗匹
4、配问题时，得到广泛的应用。24第2章传输线阻抗匹配问题2.1阻抗匹配的重要性传输线理论指出，通常情况下,传输线传输的电压或电流是由该点的入射波和反射波叠加而成的,或者说是由行波和驻波叠加而成的。当传输线的负载阻抗与传输线特性阻抗相等时,线上只存在入射波而无反射波,称之为负载阻抗匹配。负载阻抗匹配时，匹配负载可以从匹配源中获取最大的功率，而且在行波状态下，系统不存在发射损耗，系统传输效率高。负载阻抗匹配时，传输线工作在行波状态下，微波源处于稳定工作状态。如果负载失配时，这样必然造成波源输出功率的变化。因而为了使工作系统稳定，阻抗匹配是十分重要的。传输线
5、的阻抗匹配可消除以下种种不良影响,保证信号的正常传输。1)阻抗失配时,传输线上除了会出现入射波外,还会出现反射波,反射波的存在意味着传送到传输线终端的功率不能全部为负载所吸收,从而降低了传输效率。2)阻抗失配时,传输线上同时存在着行波和驻波,若信号电压比较高,则在电压波腹点容易产生介质击穿的现象。如欲避免击穿,势必采用尺寸较大和耐压较高的传输线,从而加大了投资。3)在行波和驻波同时存在的情况下,电流波腹点附近的电流振幅也高于正常值,产生的热量也比较大,附近的绝缘易被烧坏。4)在存在反射波的情况下,从传输线始端向传输线看入的阻抗都将随着频率而变化。当传
6、输含有若干频率的信号时,信号将会产生失真。5)对从天线向接收机传送电视信号的传输线来说,如若传输线两端都不能做到匹配相连,那么,将有信号在传输线上来回反射,不但降低了传输效率,还会使屏幕上的轮廓不清。2.2阻抗匹配的实现为了便于分析，假设传输线是均匀无损传输线，图1为传输线示意图。为特性阻抗，为终端负载阻抗。传输线上沿线的电压和电流分布为：24上式中,,分别为终端负载处的电压和电流入射波复数振幅，为相位常数，是终端负载处的电压反射系数,其值由终端负载和特性阻抗决定。任意一点的输入阻抗为：归一化阻抗为：用导纳表示上述关系,将和代入以上关系式,得：图12
7、.2.1用阻抗变换器进行阻抗匹配变换器或称匹配线,是由长度为,特性阻抗为的线段构成。设有一个特性阻抗为的主传输线,终端负载为,此时,若将传输线直接与终端负载相接,便会在线上存在反射波,因而需要匹配的措施,办法之一就是采用特性阻抗为的变换器作为阻抗匹配线,连接方法如图2所示。图2由和可得:这就是说,为了匹配,当采用24匹配线来匹配时,只要它的特性阻抗等于所需匹配线的特性阻抗及的几何平均值,就可实现阻抗匹配。应当指出:阻抗变换器原则上只用于匹配纯电阻性负载。当负载为复数阻抗,而且仍然需用变换器来匹配时,则变换器应在传输线电压波节处或波腹处接入,因为电压波
8、节处或波腹处的输入阻抗是纯电阻。2.2.2支节匹配器的计算支节匹配有单支节、双支节和三支节匹配。其基本原理都
