什么是史密斯圖表,為什么我需要一個(gè)(第2部分)

在一個(gè)匹配的網(wǎng)絡(luò)中,繞著史密斯圖表尋找電容和電感值。

在計(jì)算機(jī)無(wú)處不在之前,史密斯圖表簡(jiǎn)化了在射頻/微波電路中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜阻抗的計(jì)算,例如 圖1 .電路包括具有阻抗的電源 Z s ,有特性阻抗的輸電線(xiàn)路 Z 0 ,及載載阻抗 Z L .

圖1典型的射頻/微波電路包括源、傳輸線(xiàn)和負(fù)載。

史密斯圖表在幫助可視化這些電路如何運(yùn)行方面仍然很有價(jià)值。?第一部分常見(jiàn)問(wèn)題 看一下為什么你會(huì)用史密斯圖表。這一部分詳細(xì)闡述了史密斯圖表的構(gòu)造,并提供了一個(gè)異常匹配的例子。

從哪開(kāi)始?

首先是使彈劾正?；?

如果 Z 0 =50 Ω and Z L =100 Ω, then Z L =2。標(biāo)準(zhǔn)化讓一個(gè)史密斯圖表工作任何特性阻抗.

什么是 Γ 又來(lái)了?

是反射系數(shù)(有時(shí)指的是 ρ ),我們?cè)诘谝徊糠钟懻?。你還會(huì)看到它被表示為散射參數(shù)s 11 .

圖2在史密斯圖表中,電阻(紅色)和電抗(藍(lán)色)被繪制在一個(gè)代表歐姆的網(wǎng)格上。

第一部分的那些圓呢?

注意到 Z L 是一個(gè)整數(shù)的形式 r +j y ,你可以操縱方程 Z L 以確定代表恒定電阻的點(diǎn)的軌跡是半徑1/( r (1)以…為中心 r /( r +1)。類(lèi)似地,代表恒定電抗的點(diǎn)的軌跡是半徑1/ X centered at 1, 1/ X . 圖2 顯示了一些畫(huà)在網(wǎng)格上的圓周 Γ .在紅色的地方出現(xiàn)2的阻力 r =2電阻圈穿過(guò)水平軸(A點(diǎn)),在那里你可以看到 Γ =0.333。相似地,2+J1的阻抗位于紅色 r =2圓穿過(guò)藍(lán)色 X =1圓(B點(diǎn)) Γ = 4+j2.

圖3導(dǎo)納圖包括導(dǎo)納(藍(lán)色)和阻抗(紅色)圓。

你的圖表沒(méi)有我看到的那么詳細(xì)。

我把它簡(jiǎn)單化了。但我可以加一些導(dǎo)納圓來(lái)形成導(dǎo)納圖( 圖3 ),在入境處 Y = g +j b =1/ Z .你可以做很多代數(shù)來(lái)找到這些圓的中心和半徑,或者你可以水平地翻轉(zhuǎn)阻抗圈。

怎么用這些圓?

假設(shè)一個(gè)25個(gè)源阻抗驅(qū)動(dòng)400個(gè)負(fù)載的1gz發(fā)電機(jī),一個(gè)可怕的問(wèn)題 Γ =0.882。我們需要一個(gè)不穩(wěn)定匹配網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)槲覀儧](méi)有建造電加熱器,所以我們將使用純活性元件。我建議一個(gè)簡(jiǎn)單的 地方法院 環(huán)路( 圖4 ).

圖4你可以用史密斯圖表找到L和C.

怎么才能找到 L 和 C ?

我們將在史密斯圖表上繪制一個(gè)旅程圖,并在一路上編寫(xiě)一個(gè)旅行記錄。首先,我們規(guī)范了彈劾。由于圖4中的值,圖圖4的地圖將會(huì)在圖表上展開(kāi),并且易于跟蹤,所以我選擇100電子作為我們的正常阻抗。我們的源阻抗變?yōu)?.25,負(fù)載阻抗變?yōu)?.接下來(lái),我們?cè)谑访芩箞D表上找到這些點(diǎn)。它們都是真實(shí)的,所以它們落在水平軸上,即源阻抗的位置。 r =0.25圈穿過(guò)水平軸(A點(diǎn)在 圖5 )及負(fù)載阻抗 r =4圓穿過(guò)水平軸(點(diǎn)C)。

圖5一張史密斯圖表地圖有助于設(shè)計(jì)一個(gè)匹配的網(wǎng)絡(luò)。

因?yàn)槲覀儾幌Ｍ黾与娮?所以我們必須在0.25紅圈上找到從A點(diǎn)到C點(diǎn)的恒定電阻或電導(dǎo)路徑。我們從紅色的地方向北走 r =0.25不變電阻圈,加上正電抗(電感)。在B點(diǎn),我們看到一條直接通往負(fù)載的路徑,沿著藍(lán)色右轉(zhuǎn) g =0.25等電導(dǎo)圈。在B點(diǎn),我們做我們的第一個(gè)旅行記錄,注意反應(yīng)。我們就在左邊 X =1紅色電抗圈,我們稱(chēng)它為0.95。在出發(fā)前,我們也要登記入會(huì)。我們只是在藍(lán)色的右邊 b= -1常量懸浮圈,我們稱(chēng)之為-0.95。因?yàn)檫@是一個(gè)導(dǎo)納,我們把它倒轉(zhuǎn)來(lái)找到-1.05的阻抗,用負(fù)符號(hào)指示電容。然后我們下降到C點(diǎn),消除從A到B的電抗。我們反正常化的了解電感和電容器有分別為95和105。因此,在 f= 1 GHz:

圖6一個(gè)應(yīng)用程序解決了失調(diào)匹配問(wèn)題。

似乎應(yīng)該有辦法使這個(gè)過(guò)程自動(dòng)化。

實(shí)際上,射頻/微波設(shè)計(jì)-自動(dòng)化套房有史密斯-圖表功能,你也可以找到獨(dú)立的工具。我用了一個(gè)叫安卓的應(yīng)用程序?史密斯圖表鈣 ,你可以在谷歌游戲商店找到,來(lái)解決圖5匹配網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。 圖6 顯示應(yīng)用程序的結(jié)果 ρ 表示 Γ 和 L 和 C 每個(gè)表示為標(biāo)準(zhǔn)最近的優(yōu)先值(NPV)。

史密斯圖表還能做什么?

很多事。我們甚至沒(méi)有提到電壓駐波比(?Vswr )及其使用,計(jì)算以不匹配阻抗終止的傳輸線(xiàn)路段的阻抗。