Smith圆图设计报告.doc

摘 要： 本软件是一款基于MATLAB 7.10.0开发的Smith圆图图形界面设计软件。操作简单，功能健全，图示清晰。适合初学微波技术的学生理解Smith圆图。 关键词：Matlab ， 史密斯圆图， 传输线 Abstract: This software is applied on Smith Chart drawing which is developed on Matlab 7.10.0.This software is easyoperating，it has comprehensive function and distinct diagrams. It’s suitable for beginners in microwave technology to understand Keywords: Matlab Smith Chart Transmission Line 目 次 1. Smith圆图 2 2. 设计概述 3 3. 软件模块说明 4 3.1 图形显示模块： 4 3.2 阻抗变换器模块 5 3.3 支节调匹配模块 6 3.4 负载阻抗设置与传输线参数显示 6 4. 开发工具和运行环境 8 4.1 软件开发工具 8 4.2 软件运行环境 8 5. 致谢 9 6. 参考资料 10 Smith圆图 　史密斯图(Smith chart)是一款用于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(Phillip Smith)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时候，我对以图表方式来表达数学上的关联很有兴趣。” 　图的基本在于以下的算式: ??当中的Γ代表其线路的反射系数(reflection coefficient)，即S-parameter里的S11，zL是归一负载值，即ZL?/?Z0。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50Ω。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，当中向上的是正数，向下的是负数。图表最中间的点(1+j0)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。 对于就读电磁学及微波电子学的学生来说，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图表示。图 本软件界面如下： 图2.软件界面 软件模块说明 图形显示模块： 本软件全面的图像显示模块，给使用者提供了直观的印象。如图3，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出电压和电流值。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。如图： 图:4：电压波形 图5：电流波形 图6：电压和电流波形 图7：阻抗波形 图8：距离负载的移动 另外，本软件支持动态波形的显示，更有利于直观地展示其物理模型 图9.动态波形 阻抗变换器模块 用于显示接入λ/4波长阻抗变换器调整后，传输线参数的变化。 图10.接入λ/4阻抗变换器后传输线参数 支节调匹配模块 单支节： 图11.单枝节调匹配模块 双支节： 图12.双枝节调匹配模块 负载阻抗设置与传输线参数显示 负载阻抗如下图输入设置电阻和电抗值，（也可以鼠标点击右边圆图设置），点击“设定”，软件将算出传输线的参数，并在圆图中找出对应的点。 图13.负载阻抗-传输线参数 开发工具和运行环境 软件开发工具 开发平台：Microsoft Windows 7旗舰版 编程软件：Matlab 7.10.0 (即Matlab R2010a) 软件运行环境 操作平台：Microsoft Windows 7/VISTA/XP/2003/2000/Linux 操作软件：Matlab 7.10.0以及更新的版本 使用方法：保持Smith.fig文件和Smith.m文件在同一目录下；用Matlab打开Smith.m文件，点击Run Smith.m（或键盘F5）即可弹出操作界面 致谢 袁斌老师内容丰富充实的课堂让我对微波和天线、电磁场理论等有了更深刻的理解。这次大作业我第一次接触Matlab GUI，对于编写界面还不甚