微波技术基础---史密斯圆图分析阻抗匹配

使用史密斯圆图分析匹配网络的步骤

①将匹配网络按照串并联分成若干段,每一段对应一个阻抗图或导纳图上的一个点;

②根据工作频率,计算出串联元件的电阻(电阻器)或电抗(电容器与电感器),并联元件的电导(电阻器)或电纳(电容器与电感器),其中电感器的电抗等于感抗取正值,电容器的电抗等于容抗取负值,电感器的电纳等于感抗取负倒数,电容器的电纳等于容抗取正倒数;

③根据特性电阻,将各个元器件对应的电阻、电抗、电导、电纳正规化,在阻抗图上为z=Z/Z0=r+jx,在导纳图上为y=Y/Y0=g+jb,其中Z=R+jX,Y=G+jB;

④从离端口最远的分段开始分析,并将该段对应的点标志在阻抗图上,这个点便是分析的起始点;

⑤若该段上的元件是串联的,则要在阻抗图上进行处理,具体步骤如下:
a.若前一次处理是在导纳图中进行的,则需要把前一次处理得到的导纳点以原点为中心取对称点,这样便得到了前一次处理所对应的阻抗点,若前一次处理是在阻抗图中完成的,则忽略此步骤;
b1.沿着上述阻抗点对应的电阻圆添加该段所对应的正规化电抗,这时得到一个中间点;
c1.再沿着这个中间点对应的电抗圆添加该段所对应的正规化电阻;
或者
b2.沿着上述阻抗点对应的电抗圆添加该段所对应的正规化电阻,这时得到一个中间点;
c2.再沿着这个中间点对应的电阻圆添加该段所对应的正规化电抗;
d.此时,便得到该段所对应的阻抗点;

⑥若该段上的元件是并联的,则要在导纳图上进行处理,具体步骤如下:
a.若前一次处理是在阻抗图中进行的,则需要把前一次处理得到的阻抗点以原点为中心取对称点,这样便得到了前一次处理所对应的导纳点,若前一次处理是在导纳图中完成的,则忽略此步骤;
b1.沿着上述导纳点对应的电导圆添加该段所对应的正规化电纳,这时得到一个中间点;
c1.再沿着这个中间点对应的电纳圆添加该段所对应的正规化电导;
或者
b2.沿着上述导纳点对应的电纳圆添加该段所对应的正规化电导,这时得到一个中间点;
c2.再沿着这个中间点对应的电导圆添加该段所对应的正规化电纳;
d.此时,便得到该段所对应的导纳点;

⑦按照离端口由远至近的顺序,逐段重复⑤或⑥的处理,直至全部处理完成,此时便得到了该匹配网络的正规化阻抗。





阻抗匹配的本质就是使负载的阻抗加上匹配网络的阻抗,等于信号源的阻抗的共轭。

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