基于matlab的smith圆图的设计

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1、前言Smith圆图是P.H.Smith于1939年在贝尔实验室发明的，它主要用于计算微波网络的阻抗、导纳及网络阻抗匹配设计，还可用于设计微波元器件。Smith圆图软件不仅适用于微波工程设计，亦可用于电磁场、微波技术及天线与电波传播等课程相关内容的教学。多年来，Smith圆图作为一个不可缺少的设计工具，在高频和微波领域发挥了重要作用。掌握了Smith圆图的原理和特性，并熟悉其阻抗匹配技术，将使设计人员的设计能力大为加强。尽管目前微波电路CAD技术已进入了设计领域，人们仍大量使用圆图作为设计工具。究

2、其原因，一是因为现有的大部分CAD软件在设计时要求用户提供初始电路（包括拓扑和元件值），因此仍需借助于Smith圆图进行图解设计；另一方面，对于窄带情形，利用圆图通常可直接完成设计不必进一步进行优化而且目前不少大型软件价格昂贵，CAD技术尚未普及，因而一款Smith圆图工具的设计仍然是非常有必要的。微波网络的正弦稳态分析含有复数计算，运算十分繁琐和耗时。在计算机运算速度和内存不够发达以前，图解分析法得到长足发展，其中多年来应用最广的是Smith圆图。在计算微波传输线输入阻抗、导纳及阻抗匹配等问题

3、时，它不仅能避开繁琐的公式及复数运算，使工程设计中相关计算简单便捷，而且图解过程物理概念清晰，所得结果直观形象。随着计算机技术的飞速发展，图解法在计算精度上的固有缺陷日益显现，因为，圆图的计算精度取决于圆图中必须有足够的圆周数，而过多的圆周会导致图线过于密集，不便将阻抗、反射系数、23行波系数及电长度等相关数据从图上直接读出。通过对圆图构成的基本原理和应用问题的分析，利用现代计算机技术可以解决圆图计算精度等方面存在的问题，为此设计的Smith圆图软件既保留圆图计算直观、便捷的大众性，又满足工程设

4、计中相关参数的计算精度。在计算机应用日益普及的今天，该软件特别适合电磁场、微波技术与天线等领域的教学和工程设计相关参数计算使用。23目录摘要…………………………………………………………………4第１章概述…………………………………………………………5第２章Smith圆图软件构成的基本原理…………………………72.1　阻抗圆图软件构成的基本原理…………………………………72.3圆图软件的设计特点……………………………………………82.3　圆图的基本应用…………………………………………………10第３章

5、仿真与调试…………………………………………………113.1调试………………………………………………………………113.2仿真………………………………………………………………123.3仿真结果验算……………………………………………………13第４章设计小结……………………………………………………14参考文献……………………………………………………15附录源程序代码……………………………………………1723基于MATLAB语言的Smith圆图软件设计[摘　要]：Smith圆图是从事微波工程实验和天线设

6、计的重要工具。应用MATLAB作为开发平台研制的Smith圆图应用软包，使圆图的应用和计算变得更加方便、快捷，该软件具有用户图形界面，简单易用，而且计算精度高。[关键词]：MATLAB；GUI；Smith圆图；23第1章　　概述Smith圆图的基本在于以下的算式:　　式中的Г代表其线路的反射系数，即阻抗匹配时,[S]矩阵里的S11，zL是归一化负载抗，即ZL/Z0。其中，ZL是电路的负载值Z0是传输线的特性阻抗值，通常会使用50Ω。图1-1中的圆形线代表电阻抗力的实数值，即电阻值，中间的横线与向

7、上和向下散出的线则代表电阻抗力的虚数值，即由电容或电感在高频下所产生的阻力，当中向上的是正数，向下的是负数。圆图图最中间的点(1+j0)代表一个已匹配的电阻数值(ZL)，同时其反射系数的值会是零。图表的边缘代表其反射系数的长度是1，即100%反射。在图边的数字代表反射系数的角度(0-180度)和波长（由零至半个波长）。有一些图表是以导纳值来表示，把上述的阻抗值旋转180度即可。自从有了计算机后，此种图表的使用率随之而下，但仍常用来表示特定的资料。对于就读电磁学及微波电子学的学生来说，在解决课本问

8、题仍然很实用，因此史密斯图至今仍是重要的教学用具。本设计是运用MATLAB编写SMITH23圆图仿真程序，整个圆图软件分为用户图形界面模块、圆图计算模块、画图演示模块。圆图计算模块分为输入阻抗计算、反射系数计算、行波系数、驻波比计算以及整个Smith圆图；画图演示模块分为等归一化电阻圆、等归一化电抗圆、反射系数圆；确定阻抗值在圆图上的位置、圆图的基本应用、求输入阻抗及其在圆图上的位置。具体实现：1、本程序能读出圆图上的任意一点对应的各个值，并能够根据输入的归一化阻抗画出相应的圆图、显示对应的值；