Smith圆以及阻抗匹配介绍
2023/07/07
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??Smith圆图是什么？
??是由菲利普·史女士(Phillip Smith)于1939年发现的，由好多圆周交错在一路的一个图，是反射系数的极坐标图。史女士已经说过：“在我可能使用推算尺的时辰，我对以图标方式来表白数学上的关联很有兴致。”
??Smith圆图常用于协助解决传输线问题和阻抗匹配问题。本文将为各人介绍使用步骤。
??一、有关参数
??1、反射系数
??信号沿传输线向前传布时，每时每刻城市感触到一个瞬态阻抗，这个阻抗可能是传输线自身的，也可能是中途或结尾其他元件的。对于信号来说，它不会分辨到底是什么，信号所感触到的只有阻抗。若是信号感触到的阻抗是恒定的，那么他就会正常向前传布，只有感触到的阻抗产生变动，不论是什么引起的（可能是中途遇到的电阻，电容，电感，过孔，PCB转角，接插件），信号城市产生反射。
??归一化负载阻抗：
??得到：
??傍边的Γ代表其线路的反射系数(reflection coefficient)Z是归一负载值，即ZL/ Z0。傍边，ZL是线路自身的负载值，Z0是传输线的特点阻抗（本征阻抗）值，通；崾褂50Ω。
??2、驻波比
??驻波比全称为电压驻波比，别名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比。驻波比蹬宗1时，暗示馈线和天线的阻抗齐全匹配，此时高频能量全数被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无限大时，暗示全反射，能量齐全没有辐射出去。
??驻波比能够通过反射系数来推算得出：
??3、S11
??S11现实上就是反射系数Г，只不外它特指一个网络1号端口的反射系数。反射系数描述的是入射电压和反射电压之间的比值，而回波损耗是从功率的角度来对待问题。RL=-S11。
??4、阻抗
??在拥有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的故障作用叫做阻抗。阻抗常用Z暗示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对互换电所起的故障作用称为容抗,电感在电路中对互换电所起的故障作用称为感抗，电容和电感在电路中对互换电引起的故障作用总称为电抗。阻抗的单元是欧姆。
??电阻：
??电容：
??电感：
??阻抗：
??由于电容和电感的存在，它会是一个复数。
??（1）若是(ωL–1/ωC) > 0，称为“感性负载”；
??（2）反之，若是(ωL–1/ωC)<0，称为“容性负载”；
??若是电路中只有电阻，它只会影响信号的幅度，如下图所示：
??若是电路中不仅存在电阻，还存在电感及电容时，不仅会影响信号幅度，同时相位、频率个性也会产生变动，所以推算过程中即必要思考实部，也必要思考虚部。如下图所示：
??二、若何记住Smith圆
??我们能够在一个复平面里面，以实部为x轴、以虚部为y轴，暗示肆意一个复数。永利yl23455阻抗，不论几多电阻、电容、电感串联、并联，之后，都能够暗示在一个复平面里面。
??在RLC 串联电路中，互换电源电压U = 220 V，频率f = 50 Hz，R = 30 Ω，L =445 mH，C =32 mF。
??综上可得：
??X（L）=2πfL≈140Ω
??X（C）=1/2πfC≈100Ω
??则：
??在复平面中暗示：
??各类阻抗的情况，组成了这个无限大的平面。
??下面就起头方便我们去记住Smith圆图，我们将进行"变身“：
??将复平面图，进行扭曲造成圆，变身过程如下：
??红色的线上的阻抗，有个特点：虚部为0；（电赣注电容为0）
??紫色的线上的阻抗，有个特点：虚部为-1；
??蓝色的线上的阻抗，有个特点：虚部为1；
??三、Smith圆图操作
??红色是阻抗图，绿色是导纳图；
??上半圆暗示感性负载，下半圆暗示容性负载，中央红线暗示纯电阻；
??串联器件看阻抗图：
??（1）串联电感顺使仉移（增长感性）
??（2）串联电容逆使仉移（增长容性）
??并联器件看导纳图:
??（1）并联电感逆使仉移（增长感性）
??（2）并联电容顺使仉移（增长容性）
??总之，都是往增长该器件属性的方向移动；
??好比上图P1点必要往中心点靠，能够先阻抗图顺使仉转，再导纳图顺使仉转，即通过串电感，再并电容。如下图，串联16.2nH电感应P2点，再并联3.0pF电容到P3点。
??平时做阻抗匹配时不成能齐全做到匹配后反射系数为0，通常但愿反射系数绝对值幼于1/3(这时对应RL≈-10dB，VSWR≈2，反射率≈11%)，即下图蓝色区域。
??正确的使用Smith圆图，能够在不作任何推算的前提下得到一个表表上看极度复杂的系统的匹配阻抗，唯一必要作的就是沿着圆周线读取并跟踪数据。
