微波通信技术课程设计－Smith圆图的模拟仿真试验目的a利用.doc

微波通信技术课程设计 －Smith圆图的模拟仿真 一、实验目的 利用计算机软件模拟仿真微波技术的基本物理现象。 加强对微波技术的基本概念的掌握。 通过仿真是微波技术的抽象现象直观的表象出来，并增加对微波技术这门课程的学习兴趣 d) 增加对软件的认知和掌握。 二、原理分析 阻抗圆图可以用下面的公式表示： 上述公式涉及复数运算，有时比较麻烦，并且使用也不直观。利用史密斯圆图（Smith Chart）可简便求解，并且容易看出准确结果的趋势，而其作图误差在工程允许范围内。 圆图的基本组成： 阻抗圆图是表示在复平面上的反射系数和归一化阻抗轨迹图，包括两个曲线坐标系统和四簇曲线。 反射系数曲线坐标（极坐标）：等反射系数模值圆，反射系数相角射线 归一化阻抗曲线坐标: 等归一化电阻圆，等归一化电抗圆 反射系数曲线坐标： 等反射系数模的圆的方程：X^2+Y^2=R^2,且R=1,其图如下左图 特 特点： z变化l /4 ，j变化p， z变化l /2 ，j变化2p，故绕圆一周相当于考察点在线上移动l/2。 旋转方向：向电源移动，z增加，顺时针旋转；向负载移动，z减小，逆时针旋转。 电刻度起点的约定：(-1, 0)点 令 等归一化电阻圆方程为： 等归一化电抗圆图为： 等归一化电阻圆的有如下特点： 1、圆心都在实轴Γa上； 2、电阻越大圆半径越小； 3、心坐标与半径之和恒等于1，均与直线Γa＝1在(1,0)相切； 4、实轴交点的对称性。 等归一化电抗圆有相似的特点如下： 1、圆心都在实轴Γa上； 2、圆心纵坐标与半径相等 3、与实轴Γa在(1,0)相切； 圆图上有三条特殊线： 圆图上实轴CD为X=0的轨迹，其中正实半轴为电压波腹点的轨迹，线上的值即为驻波比的读数；负实半轴为电压波节点的轨迹，线上的R值即为行波系数K的读数；最外面的单位圆为R=0的纯电抗轨迹，即为阻抗圆图的全反射系数圆的轨迹 圆上有两个特殊面： 圆图实轴以上的上半平面(即)是感性阻抗的轨迹；实轴以下的下半平面(即)是容性阻抗的轨迹。 阻抗圆图的特点: 上半圆阻抗为感抗，下半圆阻抗为容抗； 单位圆为纯电抗； 实轴为纯电阻； 实轴的右半轴为电压波腹，左半轴为电压波节； 匹配点、开路点和短路点。 导纳圆图 导纳是阻抗的倒数,故归一化导纳为 导纳圆图与阻抗圆图两个公式在形式上是完全相同的，所以导纳圆图与阻抗圆图在图形坐标的数值、符号和曲线形状上是相同的，可以把阻抗圆图当作导纳圆图来使用，但是图上各点所代表的物理含义要作不同的解释。 三、软件实现 如下是由软件Microsoft visual Basic 6.0实现的Smith圆图的各个步骤流程图: 编写程序实现各项功能设置菜单编辑器控制界面间切换 放置两个图片框显示阻抗和导纳图形图形确定显示数字的文本框位置画阻抗与导纳初始圆图设置界面窗体大小和按钮位置 编写程序实现各项功能 设置菜单编辑器控制界面间切换 放置两个图片框显示阻抗和导纳图形图形 确定显示数字的文本框位置 画阻抗与导纳初始圆图 设置界面窗体大小和按钮位置 下面主要分析以上各个步骤实现的程序代码和程序设计中出现的问题以及最后解决的方法： 首先建立两个窗体form1和form2，其中form2的caption属性设置为Smith圆图，在工程1的“工程”“工程1属性”中设置启动窗口为form2，这样在程序运行时候首先显示的是form2。由form2进入form1后才是程序的主要部分程序的各个功能都是在这实现的 设置form2合适的大小在上面合理地布局各个按钮和文本框，以及加载两个图片框，一个用于显示阻抗圆图，一个用于显示导纳圆图。每次通过控制只能显示其中的一个图片框，这个功能通过图片框的visible属性来实现。 加载完两幅图片框之后，先编写“静态”的两幅圆图，即初始的阻抗和导纳圆图。首先，我们要自定义Picture1和Picture2的坐标系，通过Picture.Scale (-1, 1)-(1, -1)来设置其坐标为单位1。这里主要用到画圆函数Picture.Circle (x, y), R, RGB(r, g, b),其中x,y为圆的圆心，R为圆的半径。后面部分为线条的颜色。在这部分中主要的问题是归一化电抗圆的画法。他需要显示的只有一段圆弧，这就需要计算电抗圆弧的起始角度和结束角度的大小。这样在单位圆之外的圆弧部分就不会被显示。然后通过编写两个子函数Function DaonaIniti