如何看懂史密斯圆图?
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发布时间：2024-05-13 22:58
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时间：2024-05-13 23:07
深入探索：如何轻松解读史密斯圆图的奥秘
史密斯圆图，高频电路中的明珠，是理解阻抗匹配与电路特性的重要工具。它通过描绘频率与阻抗的关系，帮助我们精准计算电容器和电感器的参数。在史密斯圆图中，核心目标是从阻抗点（实部与虚部的组合）出发，沿着线条导向匹配点——实部50Ω，虚部0Ω。现代软件能自动计算匹配元件和电路的特性，而网络分析仪上的史密斯圆图则揭示了天线阻抗随频率变化的动态图像，着重检查特定频率下曲线是否位于理想圆心位置。
当曲线位于50+j0Ω的圆心，如430MHz频段，意味着天线在这个频率范围内表现出最佳性能。400MHz和460MHz的性能则需要仔细评估，因为它们不在圆心区域。
解读圆图的五个关键步骤
- 看线： 实部线和虚部线是理解圆图的双引擎，先从实部线寻找线索，再转向虚部线。
- 一线两弧： 虚部线划分为电感区和电容区，特别的是，0Ω虚部线象征着电阻。
- 两圆： 等实部线揭示阻抗圆和导纳圆，通过虚部值来解读电路特性。
- 标注： 红色的阻抗线标注实部，绿色的导纳线则用于指示匹配点。
- 规则更新： 实部和虚部区的解读规则已细化，确保你对每个区域的线都有全面理解。
通过理解阻抗圆和导纳圆，你可以轻松找到虚部值，进而解读和调整电路设计。下面是步骤详解：
1. 归一化阻抗： 以标准值为基准，找到阻抗圆和对应的电抗/电纳弧。
2. 标记阻抗和导纳： 实部在阻抗圆，虚部在电抗或电纳弧的末端，根据需要切换。
3. 导纳值处理遵循相同原则，只是坐标系不变。
实战练习
通过几个实例，实战检验你的史密斯圆图阅读技巧：
1. 定位1点： 50+j50Ω，寻找在圆图中的对应位置。
2. 定位2点： 0.5+j0.5，同样找到圆图中的位置。
3. 定位3点： 0.04-j0.02S，这要求你理解S表示的复数形式。
4. 定位4点： 0.5-j0.2，找到这个点在圆图中的位置。
史密斯圆图操作精要
在软件操作上，关键在于设定频率和标准电阻，Schematic窗口展示电路图，Cursor窗口则显示实时参数。以下口诀概括了基本步骤：
1. 设定参数，找准起点： 设置频率和标准阻抗，然后选择匹配的起始位置。
2. 分辨和连接： 根据电抗和感抗性质，遵循"下容上感，左并右串"原则，调整元件。
3. 顺圆移动，调整至圆心： 根据信号源和要求，通过电容或电感调整，直到VSWR接近理想值。
若无法精确到圆心，关注驻波比（VSWR），理想值在1.5以下，大功率应用需控制在1.2以内。通过Smith圆图，我们不仅了解匹配，还提升了设计精度。现在，你已经掌握了史密斯圆图的精髓，期待你在电路设计中的创新应用。
