0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

Smith圓以及阻抗匹配介紹

yEln_lierdagrou ? 來源:未知 ? 2023-07-06 19:00 ? 次閱讀

//

Smith圓圖是什么?

是由菲利普·史密斯(Phillip Smith)于1939年發(fā)明的,由很多圓周交織在一起的一個(gè)圖,是反射系數(shù)的極坐標(biāo)圖。史密斯曾經(jīng)說過:“在我能夠使用計(jì)算尺的時(shí)候,我對(duì)以圖標(biāo)方式來表達(dá)數(shù)學(xué)上的關(guān)聯(lián)很有興趣。”

Smith圓圖常用于協(xié)助解決傳輸線問題和阻抗匹配問題。本文將為大家介紹使用方法。



相關(guān)參數(shù)

01

反射系數(shù)

信號(hào)沿傳輸線向前傳播時(shí),每時(shí)每刻都會(huì)感受到一個(gè)瞬態(tài)阻抗,這個(gè)阻抗可能是傳輸線本身的,也可能是中途或末端其他元件的。對(duì)于信號(hào)來說,它不會(huì)區(qū)分到底是什么,信號(hào)所感受到的只有阻抗。如果信號(hào)感受到的阻抗是恒定的,那么他就會(huì)正常向前傳播,只要感受到的阻抗發(fā)生變化,不論是什么引起的(可能是中途遇到的電阻,電容,電感,過孔,PCB轉(zhuǎn)角,接插件),信號(hào)都會(huì)發(fā)生反射。

歸一化負(fù)載阻抗:

得到:

當(dāng)中的Γ代表其線路的反射系數(shù)(reflection coefficient)Z是歸一負(fù)載值,即ZL/ Z0。當(dāng)中,ZL是線路本身的負(fù)載值,Z0是傳輸線的特征阻抗(本征阻抗)值,通常會(huì)使用50Ω。

02

駐波比

駐波比全稱為電壓駐波比,又名VSWR和SWR,為英文Voltage Standing Wave Ratio的簡寫。指駐波波腹電壓與波谷電壓幅度之比,又稱為駐波系數(shù)、駐波比。駐波比等于1時(shí),表示饋線和天線的阻抗完全匹配,此時(shí)高頻能量全部被天線輻射出去,沒有能量的反射損耗;駐波比為無窮大時(shí),表示全反射,能量完全沒有輻射出去。

駐波比可以通過反射系數(shù)來計(jì)算得出:

03

S11

S11實(shí)際上就是反射系數(shù)Г,只不過它特指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)1號(hào)端口的反射系數(shù)。反射系數(shù)描述的是入射電壓和反射電壓之間的比值,而回波損耗是從功率的角度來看待問題。RL=-S11。

04

阻抗

在具有電阻、電感和電容的電路里,對(duì)電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一個(gè)復(fù)數(shù),實(shí)部稱為電阻,虛部稱為電抗,其中電容在電路中對(duì)交流電所起的阻礙作用稱為容抗,電感在電路中對(duì)交流電所起的阻礙作用稱為感抗,電容和電感在電路中對(duì)交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。阻抗的單位是歐姆。

電阻:

電容:

電感:

阻抗:

因?yàn)殡娙莺碗姼械拇嬖?,它?huì)是一個(gè)復(fù)數(shù)。

(1)如果(ωL–1/ωC) > 0,稱為“感性負(fù)載”;

(2)反之,如果(ωL–1/ωC)<0,稱為“容性負(fù)載”;

如果電路中只有電阻,它只會(huì)影響信號(hào)的幅度,如下圖所示:

如果電路中不僅存在電阻,還存在電感及電容時(shí),不僅會(huì)影響信號(hào)幅度,同時(shí)相位、頻率特性也會(huì)發(fā)生變化,所以計(jì)算過程中即需要考慮實(shí)部,也需要考慮虛部。如下圖所示:



如何記住Smith圓

我們可以在一個(gè)復(fù)平面里面,以實(shí)部為x軸、以虛部為y軸,表示任意一個(gè)復(fù)數(shù)。我們的阻抗,不管多少電阻、電容、電感串聯(lián)、并聯(lián),之后,都可以表示在一個(gè)復(fù)平面里面。

在RLC 串聯(lián)電路中,交流電源電壓U = 220 V,頻率f = 50 Hz,R = 30Ω,L =445 mH,C =32 mF。

綜上可得:

X(L)=2πfL≈140Ω

X(C)=1/2πfC≈100Ω

則:

在復(fù)平面中表示:

各種阻抗的情況,組成了這個(gè)無窮大的平面。

下面就開始方便我們?nèi)ビ涀mith圓圖,我們將進(jìn)行"變身“:

將復(fù)平面圖,進(jìn)行扭曲變成圓,變身過程如下:

紅色的線上的阻抗,有個(gè)特點(diǎn):虛部為0;(電感、電容為0)

紫色的線上的阻抗,有個(gè)特點(diǎn):虛部為-1;

藍(lán)色的線上的阻抗,有個(gè)特點(diǎn):虛部為1;



Smith圓圖操作

紅色是阻抗圖,綠色是導(dǎo)納圖;

上半圓表示感性負(fù)載,下半圓表示容性負(fù)載,中間紅線表示純電阻;

串聯(lián)器件看阻抗圖:

(1)串聯(lián)電感順時(shí)針移(增加感性)

(2)串聯(lián)電容逆時(shí)針移(增加容性)

并聯(lián)器件看導(dǎo)納圖:

(1)并聯(lián)電感逆時(shí)針移(增加感性)

(2)并聯(lián)電容順時(shí)針移(增加容性)

總之,都是往增加該器件屬性的方向移動(dòng);

比如上圖P1點(diǎn)需要往中心點(diǎn)靠,可以先阻抗圖順時(shí)針轉(zhuǎn),再導(dǎo)納圖順時(shí)針轉(zhuǎn),即通過串電感,再并電容。如下圖,串聯(lián)16.2nH電感到P2點(diǎn),再并聯(lián)3.0pF電容到P3點(diǎn)。

平時(shí)做阻抗匹配時(shí)不可能完全做到匹配后反射系數(shù)為0,通常希望反射系數(shù)絕對(duì)值小于1/3(這時(shí)對(duì)應(yīng)RL≈-10dB,VSWR≈2,反射率≈11%),即下圖藍(lán)色區(qū)域。


正確的使用Smith圓圖,可以在不作任何計(jì)算的前提下得到一個(gè)表面上看非常復(fù)雜的系統(tǒng)的匹配阻抗,唯一需要作的就是沿著圓周線讀取并跟蹤數(shù)據(jù)。

近期熱門

  • MWC聚勢(shì)啟航,Lierda inside助力無線通信活力綻放

  • 利爾達(dá)5G產(chǎn)品已成陣列,劍指5G規(guī)?;逃贸志脩?zhàn)

  • 不止于通信,利爾達(dá)Cat.1模組增值功能助力拓展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

  • 更快,更強(qiáng),更優(yōu)惠!利爾達(dá)又有兩款高性價(jià)比Wi-Fi 6模組重磅來襲

  • 邁向5.5G時(shí)代,利爾達(dá)助力RedCap技術(shù)加速商用

  • 持續(xù)發(fā)力5G領(lǐng)域!利爾達(dá)出席深圳5G-A應(yīng)用創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立儀式

  • 擰緊燃?xì)狻鞍踩y”,然芯科技、利爾達(dá)、移芯通信、Nordic聯(lián)手推出SRC-S-01專用模組

  • 好用還免費(fèi)?!利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)體驗(yàn)板套件開放試用申請(qǐng)

  • “小”終端賦能“大”數(shù)據(jù),利爾達(dá)TD310 5G數(shù)據(jù)終端顯能

  • 重磅!利爾達(dá)5G模組NE16U-CN通過華為OpenLab基于R16標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證測(cè)試

  • 利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)全連接云平臺(tái)入選《2022年浙江省首版次軟件產(chǎn)品應(yīng)用推廣指導(dǎo)目錄》

  • 返璞歸真,功耗抄底的Wi-Fi模組利爾達(dá)DB62系列來了!

  • 復(fù)制!粘貼!搞定!Lierda Theland OS來了!


原文標(biāo)題:Smith圓以及阻抗匹配介紹

文章出處:【微信公眾號(hào):利爾達(dá)科技集團(tuán)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴

原文標(biāo)題:Smith圓以及阻抗匹配介紹

文章出處:【微信號(hào):lierdagroup,微信公眾號(hào):利爾達(dá)科技集團(tuán)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

收藏 人收藏

    評(píng)論

    相關(guān)推薦

    利用兩個(gè)元件實(shí)現(xiàn) L 型網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配

    本文要點(diǎn)L型網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配是一個(gè)簡單的濾波器,由兩個(gè)電抗元件組成。L型濾波器具有較寬的帶寬,但在載波頻率下響應(yīng)速度緩慢。設(shè)計(jì)人員可以組合多個(gè)L型濾波器,實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)健的響應(yīng)以及更高的品質(zhì)因數(shù)。阻抗匹配
    的頭像 發(fā)表于 12-20 18:57 ?179次閱讀
    利用兩個(gè)元件實(shí)現(xiàn) L 型網(wǎng)絡(luò)<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>

    Cadence技術(shù)解讀 天線的阻抗匹配技術(shù)

    本文要點(diǎn) 天線的阻抗匹配技術(shù)旨在確保將最大功率傳輸?shù)教炀€中,從而使天線元件能夠強(qiáng)烈輻射。 天線阻抗匹配是指將天線饋線末端的輸入阻抗與饋線的特性阻抗
    的頭像 發(fā)表于 12-16 15:44 ?647次閱讀
    Cadence技術(shù)解讀 天線的<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>技術(shù)

    阻抗匹配計(jì)算和差分走線設(shè)置

    ad,cadense 阻抗匹配計(jì)算和差分走線設(shè)置
    發(fā)表于 10-17 16:59 ?2次下載

    為什么要阻抗匹配?

    電子行業(yè)的工程師經(jīng)常會(huì)遇到阻抗匹配問題。什么是阻抗匹配?為什么要進(jìn)行阻抗匹配?本文帶您一探究竟!什么是阻抗在電學(xué)中,常把對(duì)電路中電流所起的阻礙作用叫做
    的頭像 發(fā)表于 07-10 08:25 ?1319次閱讀
    為什么要<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>?

    PCB阻抗匹配過孔的多個(gè)因素你知道哪些?

    在高速PCB設(shè)計(jì)中,阻抗匹配是至關(guān)重要的。過孔作為連接不同層信號(hào)的關(guān)鍵元素,也需要進(jìn)行阻抗匹配以確保信號(hào)的完整性。捷多邦小編今天就與大家聊聊PCB阻抗匹配過孔~ 過孔是PCB上用于連接不同層信號(hào)線
    的頭像 發(fā)表于 07-04 17:39 ?1378次閱讀

    電路的阻抗如何匹配

    電路的阻抗匹配是指調(diào)整電路組件(包括源和負(fù)載)之間的阻抗,使電源能盡可能多地傳遞能量,而不是產(chǎn)生反射。當(dāng)源、傳輸線以及負(fù)載的阻抗都相等時(shí),可以達(dá)到最佳的
    的頭像 發(fā)表于 06-28 08:29 ?2292次閱讀
    電路的<b class='flag-5'>阻抗</b>如何<b class='flag-5'>匹配</b>

    示波器的幾種模式有什么區(qū)別以及阻抗匹配的顯示問題?

    阻抗匹配,信號(hào)源的輸出阻抗的典型值是50歐姆,所以要設(shè)置示波器通道的輸入阻抗也是50歐姆,阻抗匹配從兩個(gè)方面分析,第一是高頻信號(hào)的傳輸要進(jìn)行阻抗匹配
    發(fā)表于 06-20 17:51

    阻抗匹配有煩惱?來嘮一嘮~

    一、 阻抗匹配電路的作用 二、 阻抗匹配的理想模型 三、 電感電容的高頻特性 四、 Smith圖在RF匹配電路調(diào)試中的應(yīng)用 五、 RF
    的頭像 發(fā)表于 06-11 14:15 ?572次閱讀
    <b class='flag-5'>阻抗匹配</b>有煩惱?來嘮一嘮~

    什么是阻抗?為什么要做阻抗匹配

    和容抗正好相等,整體上呈現(xiàn)純電阻。如果感抗大于容抗,整體上則呈現(xiàn)感性,反之呈現(xiàn)容性。 2、為什么要做阻抗匹配 根據(jù)我們要達(dá)到的不同目的,阻抗匹配也可以有不同的理解。比如說一個(gè)直流或低頻信號(hào)源,通過導(dǎo)線
    發(fā)表于 06-04 06:46

    高速差分信號(hào)阻抗匹配詳解

    在高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,差分信號(hào)作為一種常見的信號(hào)傳輸方式,具有抗噪聲能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。然而,差分信號(hào)的傳輸質(zhì)量受到諸多因素的影響,其中阻抗匹配是確保信號(hào)穩(wěn)定傳輸?shù)年P(guān)鍵因素之一。本文將詳細(xì)探討高速差分信號(hào)阻抗匹配的原理、方法及其重要性,以期為工程師和技術(shù)人員在實(shí)際應(yīng)
    的頭像 發(fā)表于 05-16 16:32 ?2539次閱讀

    阻抗匹配的原理分析?

    由電路結(jié)構(gòu)的不同,阻抗匹配有如下五種形式,首端串聯(lián),末端并聯(lián)下拉,末端并聯(lián)上拉,末端戴維南(既有上拉又有下拉),阻容串聯(lián)下拉。有幾個(gè)問題請(qǐng)教。 1、阻抗匹配只是針對(duì)傳輸線過程中嗎,對(duì)輸出端口和輸入
    發(fā)表于 05-09 23:05

    光纖溫度傳感器測(cè)試阻抗匹配器內(nèi)部溫度技術(shù)方案

    信號(hào)或廣泛電能在傳輸過程中,為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無反射傳輸或最大功率傳輸,要求電路連接實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。阻抗匹配(Impedance matching)是微波電子學(xué)里的一部分,主要用于傳輸線上,來達(dá)至所有高頻
    的頭像 發(fā)表于 01-24 10:23 ?474次閱讀
    光纖溫度傳感器測(cè)試<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>器內(nèi)部溫度技術(shù)方案

    無源探頭的阻抗匹配如何操作

    無源探頭的阻抗匹配 示波器的無源高阻探頭具有非常廣泛的使用度,工程師們經(jīng)常會(huì)把探頭接在不同的示波器上,或者給示波器接入不同的探頭。而發(fā)生更換后的新系統(tǒng)中,示波器通道的輸入阻抗與探頭的阻抗往往不
    的頭像 發(fā)表于 01-12 11:11 ?561次閱讀
    無源探頭的<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>如何操作

    PCB板設(shè)計(jì)與制造之阻抗匹配和零歐姆電阻解析

    阻抗匹配是指信號(hào)源或者傳輸線跟負(fù)載之間的一種合適的搭配方式。根據(jù)接入方式阻抗匹配有串行和并行兩種方式;根據(jù)信號(hào)源頻率阻抗匹配可分為低頻和高頻兩種。
    的頭像 發(fā)表于 01-04 09:12 ?1179次閱讀
    PCB板設(shè)計(jì)與制造之<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>和零歐姆電阻解析

    為什么要阻抗匹配?怎么進(jìn)行阻抗匹配?

    )。 其中電抗又包括容抗和感抗,由電容引起的電流阻礙稱為容抗,由電感引起的電流阻礙稱為感抗。 阻抗匹配的理想模型 射頻工程師大都遇到過匹配阻抗的問題,通俗的講,阻抗匹配的目的是確保能實(shí)
    發(fā)表于 01-02 16:59 ?2744次閱讀
    為什么要<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>?怎么進(jìn)行<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>?