史密斯圆图(史密斯圆图匹配口诀)

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本文目录

  1. 史密斯圆图匹配口诀
  2. 阻抗圆图和导纳圆图的区别和联系
  3. 史密斯图是什么
  4. 史密斯圆图的应用

史密斯圆图匹配口诀

史密斯圆图串并联口诀_阻抗匹配与史密斯圆图基本原理

本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例,并用作图法设计了一个频率为60MHz的匹配网络。

实践证明:史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。

在处理RF系统的实际应用问题时,总会遇到一些非常困难的工作,对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。一般情况下,需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。

在高频端,寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时,理论计算和仿真已经远远不能满足要求,为了得到适当的最终结果,还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。

有很多种阻抗匹配的方法,包括:计算机仿真:由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配,所以使用起来比较复杂。设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。另外,除非计算机是专门为这个用途制造的,否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。

手工计算:这是一种极其繁琐的方法,因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。

经验:只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。总之,它只适合于资深的专家。

史密斯圆图:本文要重点讨论的内容。

本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识,并且总结它在实际中的应用方法。讨论的主题包括参数的实际范例,比如找出匹配网络元件的数值。当然,史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络,还能帮助设计者优化噪声系数,确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。

图1.阻抗和史密斯圆图基础

基础知识

在介绍史密斯圆图的使用之前,最好回顾一下RF环境下(大于100MHz)IC连线的电磁波传播现象。这对RS-485传输线、PA和天线

阻抗圆图和导纳圆图的区别和联系

联系:阻抗圆图与导纳圆图都是史密斯圆图。史密斯圆图的实质就是z平面和反射系数平面两个复平面之间的映射.

区别:导纳是阻抗的倒数,在采用归一化阻抗和归一化导纳之后,将复平面上的阻抗圆图旋转180度,就得到了导纳圆图。可以看出两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完全相同的,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意义作不同的解释。

同一张圆图,即可当作阻抗圆图来用,也可以当作导纳圆图来用,但在进行每一次操作时,若作为阻抗圆图用则不能作为导纳圆图。

史密斯图是什么

史密夫图表又称史密斯圆图)是在反射系散平面上标绘有归一化输入阻抗(或导纳)等值圆族的计算图。是一款用于电机与电子工程学的图表,主要用于传输线的阻抗匹配上。

该图由三个圆系构成,用以在传输线和某些波导问题中利用图解法求解,以避免繁琐的运算。

一条传输线(transmissionline)的电阻抗力(impedance)会随其长度而改变,要设计一套匹配(matching)的线路,需要通过不少繁复的计算程序,史密夫图表的特点便是省略一些计算程序。

史密斯圆图的应用

史密斯圆图是由很多圆周交织在一起的一个图。正确的使用它,可以在不作任何计算的前提下得到一个表面上看非常复杂的系统的匹配阻抗,唯一需要作的就是沿着圆周线读取并跟踪数据。史密斯圆图是反射系数(伽马,以符号Γ表示)的极座标图。反射系数也可以从数学上定义为单端口散射参数,即s11。史密斯圆图是通过验证阻抗匹配的负载产生的。这里我们不直接考虑阻抗,而是用反射系数ΓL,反射系数可以反映负载的特性(如导纳、增益、跨导),在处理RF频率的问题时ΓL更加有用。1.无线通讯,尤其是移动电话的发展。2.全球定位系统(GPS)。3.计算机工程(总线系统,CPU以及其他一些频率超过600MHz的外围设备)。

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