史密斯圆图方案.ppt

课前知识 阻抗即电阻与电抗的总合，Z 即阻抗，单位为欧姆 Ω，R 为电阻，单位为欧姆 Ω，电抗用 X 表示，是复数阻抗的虚数部分，用于表示电感及电容对电流的阻碍作用。单位为欧姆 Ω， j 是虚数单位 。 当 X 0 时，称为感性电抗 ，当 X = 0 时，电抗为0 当 X 0 时，称为容性电抗 。 导纳(admittance)是电导和电纳的统称，在电力电子学中导纳定义为阻抗(impedance)的倒数，符号Y，单位是西门子，简称西(S)。 电导diàndao[conductance] 导电能力;对于某一种导体允许电流通过它的容易性的量度:电阻的倒数,欧姆是测量电阻的单位,它就是欧姆的倒数表述导体导电性能的物理量。符号是G。 电导是用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗的一种参数。 电纳（符号B）是交流电（AC）流经电容或电感的简称。 Γ:gama Γ:gama 2.4史密斯圆图 史密斯圆图是传输线理论中的辅助的图解工具，用于研究阻抗或导纳的变换是非常方便的。史密斯圆图概括了前面讨论的传输线理论的许多特点，使用方便，具有一定的直观性，在微波工程领域已经沿用了半个多世纪。随着扫频信号源、网络分析仪等现代微波测试系统的发展，将史密斯圆图显示在计算机屏幕上，能够快速直观地显示出阻抗或导纳随频率变化的轨迹。一个实用的史密斯圆图附于本书末。 在微波技术和测量中，经常需要计算阻抗和反射系数等参数，但采用前面所讨论的解析计算法将会遇到大量繁琐的复数运算，所以，在工程中常采用阻抗圆图来进行图解法计算。 史密斯圆图（阻抗圆图）中参数用归一化参数： 阻抗（导纳）圆图的构成： 归一化输入阻抗 归一化负载阻抗 归一化特性阻抗 归一化输入导纳 归一化特性导纳 归一化长度（电长度） 2.4.1 阻抗圆图 根据归一化阻抗与反射系数之间的关系式可以绘制出阻抗圆图。传输线理论给出 它们给出了归一化阻抗 和反射系数Γ之间的变换关系。这里，为了简化，我们省去了归一化输入阻抗 的下脚标，并简称为归一化阻抗，目的是利用式（2.4.1）作成一张图以便查找 与Γ的对应关系和分析传输线电路的匹配状态。式（2.4.1）和式（2.4.2）为复变函数中的分式线性变换，故 平面的圆变换到Γ平面仍然是圆，反之亦然。直线是半径为无限大的圆的特例。 也就是说，为了实现 与 之间的图解换算，可将反射系数和反射系数与阻抗的关系叠画在一个复平面上，这就构成了阻抗圆图。即阻抗圆图是由等反射系数圆图、等电阻圆图、等电抗圆图及等相位线图组成。 从物理概念上可以判断Γ和 的范围为 式（2.4.3）表明Γ的值落在Γ平面的单位圆内。 由式可见，可以将反射系数表示在复平面上，极坐标系内。 1.??等反射系数圆图（等 圆） 对无耗线，有： 由式 可知，当负载阻抗 一定时， 是一个常数， 故(2.4.5)式表示的是极坐标内的圆方程在复平面内是一个圆。也就是说，在复平面上等反射系数模（等 ）的轨迹是以坐标原点为圆心、 为半径的圆，这个圆称为等反射系数圆。 不同的负载 对应于不同的 ，也就对应于不同半径的同心圆， 也就是说由式(2.4.5) 可在复平面极坐标内画出一系列圆族，这一系列圆族就是如右图所示。 由式 可知， 因为 ,因此所有的反射系数圆都位于单位圆 （最大的等 圆）内 ，这一组圆族称为等反射系数圆族。半径为零，即坐标原点为匹配点；半径为1，表示最外面的单位圆为全反射圆。如右图所示。 ⒉ 等相位线 由式（2.4.5）即 可知，离终端距离为 处，反射系数的相位为 ，此式表明在极坐标系内，Γ复平面上等相位线是由原点发出的一系列的射线，在单位圆外设置等相位线角度的刻度尺，标出反射系数的相位角， 的周期为 ，标度范围为 ，如图所示。 处相应于驻波电压腹点； 处相应于驻波电压节点。 相位角标度： 式 表明，反射系数的相位角与传输线上的电长度具有一一对应的关系，故可在角度的刻度尺外设置电长度刻度尺。 电刻度标度： 由此可见，线上移动长度 ，在圆图上反射系数转动一周（ 改变 ），故