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贴一个很头晕的东西,如何用史密斯圆图进行阻抗匹配!!原创! [复制链接]

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离线BG7TBL
 
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2963
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2007-10-14
贴一个很头晕的东西,如何用史密斯圆图进行阻抗匹配!!
这是我自己写的东西,由于刚入门,如有错误请朋友指出
先上张主角 smitch圆图!!
pdf文件清晰点!!
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离线BG7TBL
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2963
只看该作者 1楼 发表于: 2007-10-14
先来点基础的东西。

史密斯圆图红色的,以水平线为圆心的圆代表等电阻线,
在该圆上任意一点的电阻都相等,也就是在该圆上实部都相等;

红色的向上或者向下的圆弧表示等阻抗线,在该圆上任意一点的阻抗相等,
也就是该圆上虚部都相等;

蓝色的以水平线为圆心的圆代表等电导线,在该圆上任意一点的电导都相等;

蓝色的向上或者向下的圆弧表示等电纳线,在该圆上任意一点的电纳相等;

圆中间水平线是纯阻抗线,如果有点落在该直线上,表示的是纯电阻,
线上的标注均为电阻值(已做归一化处理);上面的英文
resistance component (r/zo), or conductance component (g/yo)
电阻(r/zo)或者电导(g/yo)

水平线上方是感抗线,下方是容抗线;落在线上方的点,用电路表示,
就是一个电阻串联一个电感(b点),落在线下方的点,是一个电阻串联一个电容(c点);

最内的第一个大圆,也就是用红色、蓝色标有1.0、0.9等数值的地方,
表示的是阻抗或者导纳的数值。例如水平线上方,用红色标有0.2的地方,
表示阻抗是50*0.2j=10j,上面的英文
inductive reactance component (+jx/zo), or capacitive susceptance (+jb/yo)
感抗 (+jx/zo)或者是容性电纳(+jb/yo)
capacitive reactance component (-jx/zo), or inductive susceptance (-jb yo)
容抗 (+jx/zo)或者是感性电纳(+jb/yo)

第二、三个大圆,
angle of transmiss on coefficient in degrees
传输系数的角度
angle of reflection coeffcient in degrees
反射系数的角度

第四、五个大圆,用于传输线计算,
wavelengths toward generator
朝向信号源的波长
wavelengths toward load
朝向负载的波长

为了计算方便一般都会以50欧阻抗做归一化处理,
例如一个100欧的电阻,在图上显示的是2(100/50)那个点;

图上a、b、c三点分别表示的阻抗!
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1265
只看该作者 2楼 发表于: 2007-10-14
可以看出是感是容,是高是低
离线BG7TBL
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2963
只看该作者 3楼 发表于: 2007-10-15
[quote=旁边有高手]可以看出是感是容,是高是低[/quote]
对!!
离线BG7TBL
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2963
只看该作者 4楼 发表于: 2007-10-15
此贴转入正题。
用该图进行阻抗匹配计算的基本原则是:
是感要补容,是容要加感,是高阻要想办法往低走,是低阻要想办法抬高。
无论在任何位置,均要向50欧(中点)靠拢。
进行匹配时候,在等阻抗圆以及等电导圆上进行换算。下图表示的是变化趋势!
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离线BG7TBL
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2963
只看该作者 5楼 发表于: 2007-10-15
以图上b点为例,如何进行阻抗匹配!!
b点所在位置为40+50j,
先顺着等电导圆,运动到b1点,再顺着等阻抗圆,运行到终点(50欧)。
按照上贴的运动规律,电路先并电容,再串电容。由此完成阻抗匹配。
匹配方法讲完了,具体数值可通过rfsim99计算!!
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离线BG7TBL
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2963
只看该作者 6楼 发表于: 2007-10-15
再说点,s参数与smitch圆图的关系!!
高频三极管,特别是上ghz的,一般都会列出一堆s参数。
以下以c3355 400mhz时候s11参数为例,说明s参数和圆图的关系。

频率   |s11|   相位
400m   0.054   -77.0

根据s参数的定义可知,s11反射系数为0.054,也就是输入功率为1,则反射功率约为0.003。
由于smitch图是反射系数的极坐标,因此,可用公式表示,
r=0.054(cos(-77/360)+j*sin(-77/360)).
r为圆图上的阻抗点。
根据z/z0=(1+r)/(1-r) 要理解这个公式,得去翻传输线理论!
z:所要求的阻抗,z0:归一化阻抗,此处为50
由上面的公式,可以推算出z,根据坐标即可找到对应点。
实际不用这么烦琐的计算,需要进行阻抗匹配,直接用rfsim99输入s参数,即可自动算出匹配网络!
离线FMer
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2549
只看该作者 7楼 发表于: 2007-10-15
不错,建议整理成doc文档发布,支持.
离线wanglei72
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368
只看该作者 8楼 发表于: 2007-10-15
支持 支持
另推荐一个‘smith圆图计算器’,和rfsm 一样是很好的工具软件,我的自制的vna可输出标准数据文件,都可以被这两个小软件调用,很容易做仿真计算。
离线zjinkui
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102
只看该作者 9楼 发表于: 2007-10-15
我知道一个smith v2.0的软件,也非常好用
大家搜索一下
离线digiko
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309
只看该作者 10楼 发表于: 2007-10-15
应该从拉普拉斯变换讲起,单说史密斯圆图有点断章取义的感觉,很难说清.
离线BG7YDO
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3654
只看该作者 11楼 发表于: 2007-10-15
那个凳子努力学习,向各位老师问声好。
离线BG7TBL
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2963
只看该作者 12楼 发表于: 2007-10-15
'
应该从拉普拉斯变换讲起,单说史密斯圆图有点断章取义的感觉,很难说清.
'
要说清楚实在太难了,看这图没有点基础不行!!!
离线BG7YDO
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3654
只看该作者 13楼 发表于: 2007-10-15
能拿多少是多少,有益无害。
谢谢,俺已经有不小的收获了。
离线wanglei72
发帖
368
只看该作者 14楼 发表于: 2007-10-15
没有想象的那么难
没有大家说的那么难.

其实就相当于去理解工频交流电一样来理解这个东西就可以了. 数学上了解复数运算就够了. smith圆图现在的用途就是为了对理论的简化理解。

至于 福利叶变换和拉斯变换 大家不要追究具体的数学抽象模式,如果能形象化的了解就足够了。如何形象化呢:福利叶变换就是一个频谱分析仪,频谱分析仪的原理就是用本振信号和被测量的信号作乘法,就是混频,让后滤掉高频成分,得到一个直流信号,如果本振是扫频变化的,那么把横轴作为扫频的频率值,把对应的每一个频点的直流电压作为纵轴的值,画一个曲线图就是频谱分析仪的图像了。拉普拉斯变换是福利叶变换的数学扩展。为什么要扩展呢?,因为有些理论上信号是无穷大的,这样呢两个无穷大的信号不可以做比较,怎么办呢,让这两个无穷大的信号乘以一个固定的无穷小,然后就可以比出高低了,拉普拉斯变换就是对被测量的信号乘上 (1/e)^x 的无穷小因子,这样理论上的所有的信号函数就都可以做福利叶变换了。


其实我们的接收机就是一个单频点的福利叶变换。

再追根溯源的理解,那就要上升到哲学思想了,就要讨论思维的方法论了。简单的说就是,我们人类要去了解我们现有的感官能感觉到的外界事物,并想把感知道的东西表达出来,往往都是把未知的拆解成已知的,用已知的去组合未知的,这就是解析法。对于任何物质运动,无论是机械运动还是电运动,我们现在用两种最基本的运动去解析,即直线运动和圆周运动。直线运动对应就是时间域分析法,圆周运动对应的就是频率域分析方法。 对我们高频信号来说,示波器,时域反射分析仪(tdr)是时间域分析法,扫频仪,频谱分析仪,矢量分析仪(vna)是频率域分析方法。如果用来解析的圆周运动的半径无穷大,那么这个圆也是直线,所以时间域分析和频率域分析可以互相转换,也就是vna 和TDR的分析结果可以互相转换的。无论哪种分析目的都是为了了解未知,只是分析的手段不同。

smith圆图是频域分析的简化方法,也就是我们忽略了器件或信号的时间特性,取而代之的是这个器件或信号的在电运动的起始的副值和相位,但任何一个数值都对应的是某个固定的频点。

卖弄一下我的另一个帖子http://www.hellocq.net/forum/showthread.php?t=145460&page=1
离线BG7YDO
发帖
3654
只看该作者 15楼 发表于: 2007-10-15
有一个精华贴!!!!!!!!!!1
离线杨向勇
发帖
157
只看该作者 16楼 发表于: 2007-10-16
请教:
昨天 打印出来 晚上仔细看了
觉得 5楼的图示跟6楼的计算 有点矛盾
73
离线BG7TBL
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2963
只看该作者 17楼 发表于: 2007-10-16
[quote=杨向勇]请教:
昨天 打印出来 晚上仔细看了
觉得 5楼的图示跟6楼的计算 有点矛盾
73[/quote]

对,6楼那里串联哪个应该是电容!!!
离线BA5RW
发帖
48255
只看该作者 18楼 发表于: 2007-10-16
'
没有大家说的那么难.
其实就相当于去理解工频交流电一样来理解这个东西就可以了. 数学上了解复数运算就够了. smith圆图现在的用途就是为了对理论的简化理解。
至于 福利叶变换和拉斯变换 大家不要追究具体的数学抽象模式,如果能形象化的了解就足够了。如何形象化呢:福利叶变换就是一个频谱分析仪,频谱分析仪的原理就是用本振信号和被测量的信号作乘法,就是混频,让后滤掉高频成分,得到一个直流信号,如果本振是扫频变化的,那么把横轴作为扫频的频率值,把对应的每一个频点的直流电压作为纵轴的值,画一个曲线图就是频谱分析仪的图像了。拉普拉斯变换是福利叶变换的数学扩展。为什么要扩展呢?,因为有些理论上信号是无穷大的,这样呢两个无穷大的信号不可以做比较,怎么办呢,让这两个无穷大的信号乘以一个固定的无穷小,然后就可以比出高低了,拉普拉斯变换就是对被测量的信号乘上 (1/e)^x 的无穷小因子,这样理论上的所有的信号函数就都可以做福利叶变换了。
其实我们的接收机就是一个单频点的福利叶变换。
再追根溯源的理解,那就要上升到哲学思想了,就要讨论思维的方法论了。简单的说就是,我们人类要去了解我们现有的感官能感觉到的外界事物,并想把感知道的东西表达出来,往往都是把未知的拆解成已知的,用已知的去组合未知的,这就是解析法。对于任何物质运动,无论是机械运动还是电运动,我们现在用两种最基本的运动去解析,即直线运动和圆周运动。直线运动对应就是时间域分析法,圆周运动对应的就是频率域分析方法。 对我们高频信号来说,示波器,时域反射分析仪(tdr)是时间域分析法,扫频仪,频谱分析仪,矢量分析仪(vna)是频率域分析方法。如果用来解析的圆周运动的半径无穷大,那么这个圆也是直线,所以时间域分析和频率域分析可以互相转换,也就是vna 和TDR的分析结果可以互相转换的。无论哪种分析目的都是为了了解未知,只是分析的手段不同。
smith圆图是频域分析的简化方法,也就是我们忽略了器件或信号的时间特性,取而代之的是这个器件或信号的在电运动的起始的副值和相位,但任何一个数值都对应的是某个固定的频点。
卖弄一下我的另一个帖子http://www.hellocq.net/forum/showthread.php?t=145460&page=1
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好帖!
离线zly
发帖
10008
只看该作者 19楼 发表于: 2007-10-16
学习中。。。。。。