smith圆图演示研究报告

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1、Smith圆图演示研究报告班级：2011211123姓名：高鹏学号：2011211442［摘要Smith圆图是从事微波工程实验和天线设计的重要工具。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；阻抗匹配；Smith圆图;［Abstract］:SmithChartistheimportanttoolfortheresearchintheindustryofMicrowave・Theexperimentofreportisbasedon

2、MATLAB.TheapplicationofSmithChartenablestheresearchandcalculationmoreconvenientandefficient.[KeyWords]:MATLAB;SmithChart;ImpedanceMatching目录一、Smith圆图4二、设计概述5设计原理5界面概览5三、软件模块说明6图形显示模块6阻抗变换器模块9支节调匹配模块9负载阻抗设置与传输线参数显示10四、开发环境11软件开发工具11软件运行环境11五、致谢11六、参考文献12Tk*f亠、Smith圆图史密斯圆图(Smithchar

3、t)是一款用丁电机与电子工程学的图表，主要用于传输线的阻抗匹配上。在复平面上采用双线性变换。该图表是由菲利普•史密斯(PhillipSmith)于1939年发明，当时他在美国的RCA公司工作。史密斯也许不是图表的第一位发明者，一位名为Kurakawa的日本工程师声称早于其一年发明了这种图表。史密斯曾说过，“在我能够使用计算尺的吋候，我对以图表方式来表达数学上的关联很有兴趣。”Smith圆图的基木在于以下的算式：卩=斗红+1当中的「代表其线路的反射系数(reflectioncoefficient),即S-parameter里的S11,zL是归一负载值，即ZL

4、/ZOo当中，ZL是电路的负载值，Z0是传输线的特性阻抗值，通常会使用50Q。图表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，当屮向上的是正数，向下的是负数。图表最屮间的点(1+jO)代表一个已匹配(matched)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(admittance)来表示，把上述的阻抗值版本旋转180度即可。

5、对于就读电磁学及微波电子学的学生来说，Smith圆图在解决课本问题很实用，是重要的教学用具，学术论文里量度仪器的结果也常以Smith圆图表示eSmith圆图主要用于以下几类计算：①由归一化阻抗求电压反射系数和电压驻波系数以及相应的电长度等，这类问题可由反射系数模块解决；②单支节匹配等微波网络匹配设计及微波元器件设计计算等由单支节匹配模块实现；③由负载阻抗根据移动的电长度计算输入阻抗、导纳或逆运算，计算微波传输线上Umax和Umin的位置等，这些问题可由输入阻抗计算模块解决。二、设计概述设计原理Smith圆图由等主波系数圆、电阻圆、电导圆、电抗圆和电纳圆组成

6、。其具体的使用方法已在课本屮有详细的介绍不再累述。本软件的设计思想参见Smith,m文件代码及注释界面概览本软件通过MATLAB编译，以图形界面控制和选择的方式，向使用者展示Smith圆图在工程屮的运用。本程序提供了电压、电流、阻抗图。并提供了阻抗变换器,单、双支节调配器。。本软件界面如下：软件界面三、软件模块说明图形显示模块如图，红色线为等反射系数圆族，绿色线为等归一化电阻圆族，蓝色线为等归一化电抗圆族。图3：Smith圆图本软件在电压和电阻显示模块中加入网格线，便于使用者方便的读岀电压和电流值。通过移动显示模块，可找到据负载任意点长度的电压、电流阻抗值

7、。如图：1.610.50Waveondualline厂ButtonGroup。Venvelop•'V&lenvelopCIenvelopCimpedance图:4：电压波形1zX••夕、z:y%::八……丄・1•11Y!•2Waveondualline:I11.5pButtonGroupgridon•i•戈r・卄：/:V:1•/•/:V:%•T1rQVenvelopV&Ienvelop:/:V/:…L・•…*…・.X--1

8、gridoff•ir•:：ii:K>•；i/:iiQ)Ienvelopmpedance:e:Jf:e•.：ii<丄••・0.

9、5Isetrr*7r—::'i:•i1i・；i!r•厂丫•八t•八