[工学]微波课件第1章6.pptVIP

3. 标定电压驻波比?实轴表示阻抗纯阻点。 因此，可由电阻r 对应出电压驻波比?。 四、Smith圆图的基本功能 Ⅱ 用圆图实现阻抗匹配 ［例1-8］设负载阻抗为Zl=100+j50Ω接入特性阻抗为Z0=50Ω的传输线上，如图所示，要用支节调配法实现负载与传输线匹配，试用Smith圆图求支节的长度l及离负载的距离d。 ［例4］在Zo 为50?的无耗线上?=5,电压波节点距负载?/3，求负载阻抗Zl 向负载旋转 反归一 一.已知特性阻抗Z0=50Ω，负载阻抗 ,工作波长l=10m，线长l=12m，试求 1.沿线的 。 2.求沿线等效阻抗的极值，并判断距离负载最近的极值是最大还是最小，它与负载距离是多少？ 3.输入阻抗和输入导纳。 注：试用计算和查Smith圆图两种方法做。 * * 1.6 Smith 圆图 在微波工程中，最基本的运算是工作参数 之间的关系，它们在已知特征参数 和长度l 的基础上进行。 Smith圆图正是把特征参数和工作参数形成一体，采用图解法解决的一种专用Chart。自三十年代出现以来，已历经六十年而不衰，可见其简单，方便和直观. 一、Smith图圆的基本思想 Smith圆图，亦称阻抗圆图。其基本思想有三条： 1. 特征参数归一思想 特征参数归一思想，是形成统一Smith圆图的最关键点，它包含了阻抗归一和电长度归一。 阻抗归一 电长度归一 2. 以系统不变量|Γ|作为Smith圆图的基底在无耗传输线中， |Γ|是系统的不变量。 所以由|Γ|从0到1的同心圆作为Smith圆图的基底，使我们可能在一有限空间表示全部工作参数Γ、Z(Y)和ρ。 θ的周期是1/2λ。这种以|Γ|圆为基底的图形称为Smith圆图。 （1-6-1） 图1-6-1 反射系数极坐标表示 3. 把阻抗(或导纳)，驻波比关系套覆在|Γ|圆上。 这样，Smith圆图的基本思想可描述为：消去特征参数Z０，把β归于Γ相位；工作参数Γ为基底，套覆Z(Y)和ρ。 二、Smith圆图的基本构成 1. 反射系数Γ图为基底 图 1-6-2 反射系统Γ图 式中 是向电源的。 向电源是反射系数的负角方向,即顺时针方向； 向负载是反射系数的正角方向，即逆时针方向。 反射系数图最重要的概念是相角走向： （1-6-2） 2. 套覆阻抗图 已知 (1-6-4) 设 且代入式(1-6-3)，有 (1-6-5) (1-6-3) 分开实部和虚部得两个方程 (1-6-6) 先考虑(1-6-6)中实部方程 得到圆方程 (1-6-7) 相应的圆心坐标是 ，而半径是 。 圆心在实轴上。考虑到 (1-6-8) 电阻圆始终和直线 相切。 r 园心坐标 半径 0 0 0 1 1 0 2 0 虚部又可得到方程 也即 (1-6-10) 上式表示等电抗圆方程，其圆心是(1， ）,半径是 。 (1-6-9) x 园心坐标 半径 0 1 ∞ ∞ ±0.5 1 ±2 2 ±1 1 ±1 1 图 1-6-3 等电阻图 图 1-6-4 等电抗图 图1-6-5 VSWR的Smith园图表示 由上述阻抗圆图的构成可以知道： ① 在阻抗圆图的上半圆内的电抗x＞0呈感性，下半圆内的电抗x＜0呈容性。 ② 实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，其上的刻度既代表r min，又代表行波系数K，右半轴上的点为电压波腹点，其上的刻度既代表r max，又代表驻波比ρ。 ③ 圆图旋转一周为λ/2。 ④ |Γ|=1的圆周上的点代表纯电抗点。 ⑤ 实轴左端点为短路点， 右端点为开路点，中心点处有 ，是匹配点。 ⑥ 在传输线上由负载向电源方向移动时，在圆图上应顺时针旋转；反之，由电源向负载方向移动时，应逆时针旋转。 图 1-6-6 阻抗圆图上的重要点、线、面 (1-6-11) 令 ，完全类似可导出电导圆方程 (1-6-12) 其中，圆心坐标是( ，0)，半径为 。 (1-6-13) 等电导图与直线 相切。 4. 导纳情况 图1-6-7 等电导园 其圆心是 ，半径是 ，也可对应画出等电纳曲线。 图 1-6-8 等电纳圆 也可导出电纳圆方程 (1-6-14) 图 1-6-9 导纳圆图上的重要点、 线、 面 在很多实际计算时，我们要用到导纳(特别是对于并联枝节)。对比阻抗和导纳，在归一化情况下， 恰好