什么是史密斯圆图?

作者&投稿:胡定 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 史密斯圆图:阻抗匹配与微波设计的秘密武器

在电子工程师的工具箱中,史密斯圆图(Smith Chart)无疑是一把精巧的解码钥匙,它以极简的图形方式,直观展示了阻抗匹配的奥秘。这是一种归一化阻抗的可视化呈现,通过矢量网络分析原理,将复数阻抗以极坐标形式展现,涵盖了所有正电阻和电抗的范畴。



理想情况下,当源和负载阻抗完美匹配时,功率传输效率将达到顶峰。如果传输线终端不匹配特性阻抗,例如50 Ω或75 Ω,就会出现反射,形成驻波,电压峰值会是入射电压的两倍。史密斯圆图的结构独具匠心,由恒定电阻的圆和恒定电抗的圆弧组成,中心地带代表着理想的终端匹配,而圆心附近的50或75欧姆区域则体现了常见的系统标准。



在史密斯图中,短路和开路的反射峰值小于理想状态,非零的谷值形成2:1的比值。传统方法通过射频探头和VSWR测试仪测量阻抗,而现代矢量网络分析仪则可以实时测量并呈现这些数据。史密斯图不仅演示了阻抗匹配的策略,还揭示了VNA在图表中的应用,它是由Phil Smith这位先驱者发明,作为解决微波理论难题的图形工具,将阻抗Z和反射系数Γ的平面紧密联系起来。



圆心的Z=1在Γ平面上表现为一个圆,上半圆代表感性(1+jx),下半圆则代表容性(1-jx)。而恒定电抗线r+j1在Γ平面上形成一个圆,随着接近虚数轴,Γ接近单位圆。史密斯图的扩展通过增加更多同心圆来实现,它不仅适用于阻抗的转换,比如将1+j1转换为 admittance,只需在图表上找到对应点并读取其倒数即可。



在被动网络的阻抗图示,如z = 0.4 + jx,随着频率的增加,图示会顺时针移动,这是Foster的Reactance定理的直观体现。电路中的电感与电容交互作用,随着频率变化,阻抗图会反映出相应的共振和变化趋势。



非理想电路在史密斯图上会显示出额外的环路,环的直径反映了寄生共振的Q值。理想的共振电路在图上表现为无尽的Q值,作为外圈环绕在圆图上。其他测量方法,如腔体和YIG球测量,同样依赖史密斯图来评估Q值。



掌握史密斯图的技巧,如通过半功率点法计算Q值,只需绘制与半功率点相连的弧线,频率与对应位置的对应关系即可。Q值的计算公式为Q=fo/Δf,fo为共振频率,Δf为半功率点频率差。



总的来说,史密斯圆图是理解阻抗匹配、电路响应和网络分析的必备工具。它不仅展示了阻抗与反射系数的内在关联,还提供了频率响应和Q值评估的直观方法。无论是新手入门还是资深工程师,史密斯图都是深入理解电路行为和优化设计的桥梁。




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信号完整性 和 阻抗匹配 是哪个专业的哪门专业课学的?
信号完整性是研究生的高速电路相关专业,阻抗匹配是信号完整性中的一部分,当然本科的话,电磁场与电磁波也会讲到一些皮毛。史密斯圆图主要是微波射频专业。

为什么有些科学纪录片都喜欢用台球来表示宇宙?
霍金的想法以弦理论为依据,而该理论目前仍然还处于假设之中,并未被验证。如果用语言来形容宇宙的形状,应该是整体呈现多重镶嵌模式,具有无限重复出现的扭曲面,曲面间环环相扣,如同科奈里斯·埃舍尔创作的“圆形极限IV”图案,也与美国工程师P.H. Smith创作的“史密斯圆图”类似,体现出双曲空间的...

ads史密斯圆图控件怎样实现电感
ads史密斯圆图控件从负载端出发沿着导纳圆逆时针到点A实现电感。根据查询相关公开信息显示,ads史密斯圆图控件从负载端出发沿着导纳圆逆时针到点A,即先在负载端并联一个电感,然后沿着阻抗圆逆时针绕道源端,即串联一个电容实现电感。

如何看史密斯圆调匹配电路
而斯密斯圆图,波形显感性则并个电容,显容性则并电感。同个频点的情况下去调电容和电感的大小。 斯密斯圆图在左边则阻抗偏小,需增大阻抗。圆图在右边则表示阻抗偏大,需减小阻抗。串电感可以增大阻抗,并电容可以减小阻抗。不过不同频点还是会有不一样。匹配电路是比较难调的。。。我的回答是否有...

史密斯圆图的原点代表的阻抗是多少
圆点就是50Ω的点,对应归一化就是1+j*0,一般使用的是同轴线,同轴线特性阻抗是50Ω,这也不是准确值,要求的话可以通过负载端短路开路,两个状态下的Zin相乘然后开方就是Z0了,smith圆图不太懂可以看一下这个网站,讲得很好。网页链接

网络分析仪上的史密斯圆图上怎么有三个坐标
网络分析仪的特点是有2个独立的测量通道,可同时测量和显示所有4个S参数。可以选择用幅度、相位、群延迟、史密斯圆图、极坐标、驻波比或时域格式来显示反射和传输参数的任意组合。便于使用的专用功能键能迅速访问各个测量功能。可以利用达4个刻度格子在高分辨率的LCD彩色显示器上以重叠或分离屏面的形式来...

哪里有可以打印出来的史密斯圆图下载?
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史密斯圆图收敛和不收敛什么意思
史密斯圆图收敛和不收敛的意思是一种用于优化问题的迭代算法。在使用史密斯圆图进行优化过程中,"收敛"和"不收敛"是两种不同的情况。1、收敛:当使用史密斯圆图的迭代过程达到稳定状态,并且逐步接近最优解时,我们称该过程为"收敛"。也就是说,随着迭代次数的增加,解的改进变得越来越小,最终接近最佳...

Smith是什么意思?
n. 史密斯(男子名)

史密斯是什么意思
它是一个品牌,做热水器很出名的 史密斯(男子名)adam smith 亚当·斯密 will smith 威尔·史密斯(美国艺人)paul smith 保罗·史密斯(人名,英国服饰品牌)smith chart [电]史密斯圆图 granny smith 绿苹果(澳大利亚的一种青绿色苹果)n.铁匠;[机]锻工;制作者 blacksmith, ironsmith ...

宁明县17683959692: 史密斯圆图 - 搜狗百科
宠鸿锐迈: 它的上半个平面是当复数值的虚部大于0时的部分

宁明县17683959692: 微带天线出现圆极化时smith圆图是什么特征 -
宠鸿锐迈: 史密斯圆图并不能反映圆极化.史密夫图表(Smith chart,又称史密斯圆图)是在反射系散平面上标绘有归一化输入阻抗(或导纳)等值圆族的计算图.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.所以你要看圆极化要调出圆极化图,史密斯圆图只是看阻抗的.

宁明县17683959692: 史密斯圆图的应用
宠鸿锐迈:史密斯圆图是由很多圆周交织在一起的一个图.正确的使用它,可以在不作任何计算的前提下得到一个表面上看非常复杂的系统的匹配阻抗,唯一需要作的就是沿着圆周线读取并跟踪数据. 史密斯圆图是反射系数(伽马,以符号Γ表示)的极座标图.反射系数也可以从数学上定义为单端口散射参数,即s11. 史密斯圆图是通过验证阻抗匹配的负载产生的.这里我们不直接考虑阻抗,而是用反射系数ΓL,反射系数可以反映负载的特性(如导纳、增益、跨导),在处理RF频率的问题时ΓL更加有用. 1. 无线通讯,尤其是移动电话的发展. 2. 全球定位系统(GPS). 3. 计算机工程(总线系统,CPU以及其他一些频率超过600MHz的外围设备).

宁明县17683959692: smith chart 软件是什么意思 -
宠鸿锐迈: Smith chart英 [smiθ tʃɑ:t] 美 [smɪθ tʃɑrt][释义]史密斯圆图;[网络]史密夫图表; 史密斯图; 史密斯表;[例句]The properties of Smith chart are discussed.讨论了史密斯图的特性.

宁明县17683959692: 史密斯圆图有方向性吗?? 什么是天线有哪些重要功能??什么是共轭匹配和无反射匹配??各位学微波的帮 -
宠鸿锐迈: 你好! smith 圆图的左边是低阻区,右边是高阻区,上边是电感区,下边是电容区,这样看四边都不对称应该是有方向性的吧. 天线的功能主要是将导行波转换为自由空间波,它是一种换能器. 共轭匹配:传输线上任何一个参考面往负载看去的阻抗和向源端看去的阻抗互为共轭.共轭匹配只要虚部不为零是有放射的. 无反射匹配:阻抗保持连续即输入阻抗等于输出阻抗即无反射.

宁明县17683959692: smith是什么意思 -
宠鸿锐迈: 1、名词意思:铁匠;锻工;制作者2、及物2113动词意思:锻制 3、不及物动词意思:锻打金属;当锻工5261近义词: blacksmith:铁匠; ironsmith:锻工;制作者 同根词:smithy 铁匠铺;铁匠;锻冶场4102 例句: Why do you want Smith ...

宁明县17683959692: 学微波技术与天线有什么好方法 -
宠鸿锐迈: 首先基础的东西要搞懂,电磁场与电磁波尤其是麦克斯韦方程那一部分理论要熟练,微波技术由传输线理论引入把场和路结合起来,这一部分非常重要,是之后学习的基础,也是考试必考的重点,理解相关物理含义,对分布参数阻抗要会计算,熟悉行波,驻波,行驻波的特性,然后掌握史密斯圆图的构成和应用,对阻抗匹配等概念有更好的理解.微带线和波导方面需要用到电磁场与电磁波的知识,麦克斯韦方程,波导方程等等,注意横向和纵向的相互代换,微波网络方面主要是S矩阵和ABCD矩阵,掌握意义和计算.这三部分算是重点部分,既然你是想走通信这条路,微波技术和天线不需要有很深的学习,还是以通信原理,数字信号方面为主.希望解答对你有所帮助.

宁明县17683959692: 绕史密斯原图一个圆周所对应的电长度是多少波长? -
宠鸿锐迈: 绕史密斯圆图一个圆周所对应的电长度是1/2波长.开路点在圆图的最右边,短路点在圆图的最左边,圆心是匹配点.圆图上半部分呈感性,下半部分呈容性.在史密斯圆图上不会出现反射系数大于1的情况.匹配禁区是指有些区域,无论你怎么改变串/并联电容/电感,都无法将阻抗匹配到圆图中心.参见http://www.ednchina.com/blog/maxconn/3563/post.aspx

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