微波技術(shù)與天線 smith圓圖介紹

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1、湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)資料袋湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)院（系、部）2010~2011學(xué)年第二學(xué)期課程名稱微波技術(shù)與天線指導(dǎo)教師邱銀安職稱副教授學(xué)生姓名曾輝專業(yè)班級(jí)通信081學(xué)號(hào)07450000106題目史密斯圓圖與應(yīng)用成績(jī)起止日期2011年6月20日～2011年6月26日目錄清單序號(hào)材料名稱資料數(shù)量備注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說明書13源程序145湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2010—2011學(xué)年第2學(xué)期計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院通信工程專業(yè)通信081班級(jí)課程名稱：微波技術(shù)與天線設(shè)計(jì)題目：史密斯圓圖分析與應(yīng)用完成期限：自2

2、011年6月20日至2011年6月26日共1周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)（參數(shù)）：史密斯圓圖，史密斯圓圖演示軟件二、設(shè)計(jì)任務(wù)1.了解史密斯圓圖的原理和作用；2.學(xué)會(huì)使用史密斯圓圖分析問題。三、設(shè)計(jì)工作量1周完成進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容6月20日分組、任務(wù)分配、課題理解6月21日功能分析、程序設(shè)計(jì)6月22日-6月24日實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測(cè)試6月25日-6月26日總結(jié)、書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考資料[1]王新穩(wěn)，李萍.微波技術(shù)與天線，電子工業(yè)出版社，2009年[2]廖承恩.微波技術(shù)基礎(chǔ).西安電子科技大學(xué)出版社，1995年

3、[3].吳萬春，梁昌洪.微波網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，1980年指導(dǎo)教師（簽字）：年月日系（教研室）主任（簽字）：年月日微波技術(shù)與天線課程設(shè)計(jì)說明書史密斯圓圖分析與應(yīng)用起止日期：2011年6月20日至2011年6月26日學(xué)生姓名曾輝班級(jí)通信081班學(xué)號(hào)07450000106成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2011年6月25日課題名稱微波技術(shù)與天線人數(shù)5人組長(zhǎng)歐陽(yáng)阿玲同組人員朱雄偉、丁春雨、吳多志、曾輝課題的主要內(nèi)容和要求主要內(nèi)容：1.了解史密斯圓圖的原理和作用；2.學(xué)會(huì)使用史密斯圓圖分析問題。

4、課題要求：1．實(shí)時(shí)顯示史密斯圓圖上的阻抗值和歸一化阻抗值；2．實(shí)時(shí)顯示導(dǎo)納圓圖和歸一化導(dǎo)納值；3．并聯(lián)單可變匹配長(zhǎng)度的計(jì)算；4．并聯(lián)雙可變匹配長(zhǎng)度的計(jì)算；5．駐波系數(shù)、反射系數(shù)模和幅角；6．傳輸線歸一化長(zhǎng)度并顯示行駐波的波形；7．計(jì)算傳輸線的輸入阻抗和歸一化輸入阻抗；具體任務(wù)1、理解整個(gè)課程設(shè)計(jì)思想；2、完成相關(guān)程序設(shè)計(jì)；3、完成程序代碼設(shè)計(jì)；4、完成整個(gè)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證；時(shí)間安排與完成情況2011年6月20日：課程設(shè)計(jì)分組并選題，組長(zhǎng)分配各成員任務(wù)，明確此次課程設(shè)計(jì)要求。2011年6月21：對(duì)該課題進(jìn)行原

5、理分析、程序設(shè)計(jì)。2011年6月22—24日：運(yùn)行并調(diào)試程序，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行小組討論。2011年5月25日—26日：小組總結(jié)后完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。目錄第一章、史密斯圓圖的基本介紹51.1史密斯圓圖的介紹51.2史密斯圓圖的理論分析6第二章、史密斯圓圖的基本原理7第三章、史密斯圓圖的應(yīng)用83.1用史密斯圖求VSWR83.2用史密斯圖求導(dǎo)納93.3利用史密斯圖進(jìn)行阻抗匹配10第四章、史密斯圓圖的應(yīng)用程序11心得體會(huì)11第一章、史密斯圓圖的基本介紹1.1史密斯圓圖的介紹史密斯圖(Smithchart)是一

6、款用于電機(jī)與電子工程學(xué)的圖表，主要用于傳輸線的阻抗匹配上。實(shí)部r=常數(shù)和虛x＝常數(shù)，兩族正交直線變化為正交圓并與反射系數(shù)

7、G

8、=常數(shù)和虛部x＝常數(shù)套用而成。該圖表是由菲利普·史密斯(PhillipSmith)于1939年發(fā)明的，當(dāng)時(shí)他在美國(guó)的RCA公司工作。史密斯也許不是圖表的第一位發(fā)明者，一位名為Kurakawa的日本工程師聲稱早于其一年發(fā)明了這種圖表。史密斯曾說過，“在我能夠使用計(jì)算尺的時(shí)候，我對(duì)以圖表方式來表達(dá)數(shù)學(xué)上的關(guān)聯(lián)很有興趣。”史密斯圖的基本在于以下的算式:Smith圓圖當(dāng)中的Γ代表其線路

9、的反射系數(shù)(reflectioncoefficient)，即S-parameter里的S11，zL是歸一負(fù)載值，即ZL/Z0。當(dāng)中電路的負(fù)載值Z0是傳輸線的特性阻抗值，通常會(huì)使用50Ω。圖表中的圓形線代表電阻抗力的實(shí)數(shù)值，即電阻值，中間的橫線與向上和向下散出的線則代表電阻抗力的虛數(shù)值，即由電容或電感在高頻下所產(chǎn)生的阻力，當(dāng)中向上的是正數(shù)，向下的是負(fù)數(shù)。圖表最中間的點(diǎn)(1+j0)代表一個(gè)已匹配(matched)的電阻數(shù)值(ZL)，同時(shí)其反射系數(shù)的值會(huì)是零。圖表的邊緣代表其反射系數(shù)的長(zhǎng)度是1，即100%反

10、射。在圖邊的數(shù)字代表反射系數(shù)的角度(0-180度)和波長(zhǎng)(由零至半個(gè)波長(zhǎng))。有一些圖表是以導(dǎo)納值(admittance)來表示，把上述的阻抗值版本旋轉(zhuǎn)180度即可。1.2史密斯圓圖的理論分析一、圓圖概念圓圖是求解均勻傳輸線有關(guān)阻抗計(jì)算和阻抗匹配問題的一類曲線坐標(biāo)圖，圖上有兩組坐標(biāo)線，即歸一化阻抗或?qū)Ъ{的實(shí)部和虛部的等值線簇與反射系數(shù)的模和輻角的等值線簇。所有這些等值線都是圓或圓弧，故稱其為阻抗圓圖或?qū)Ъ{圓圖，簡(jiǎn)稱圓圖。圓圖所依據(jù)的關(guān)系式如下所示：z(d)