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_基于MATLAB的SMITH圆图的设计.doc
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目 录
摘 要…………………………………………………………………4
第1章 概述 …………………………………………………………5
第2章 Smith 圆图软件构成的基本原理 …………………………7
2.1 阻抗圆图软件构成的基本原理…………………………………7
2.3 圆图软件的设计特点 ……………………………………………8
2.3 圆图的基本应用…………………………………………………10
第3章 仿真与调试…………………………………………………11
3.1 调试………………………………………………………………11
3.2 仿真………………………………………………………………12
3.3 仿真结果验算……………………………………………………13
第4章 设计小结 ……………………………………………………14
参考文献 ……………………………………………………15
附录 源程序代码……………………………………………17
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基于 MATLAB 语言的 Smith 圆图软件设计
[摘 要]:Smith 圆图是从事微波工程实验和天线设计的重要工具。
应用 MATLAB 作为开发平台研制的 Smith 圆图应用软包,使圆图的应
用和计算变得更加方便、快捷,该软件具有用户图形界面,简单易用,
而且计算精度高。
[关键词]: MATLAB;GUI;Smith 圆图;
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第1章 概述
Smith 圆图的基本在于以下的算式:
式中的Г代表其线路的反射系数,即阻抗匹配时, [S]矩阵里的 S11,zL 是
归一化负载抗,即 ZL / Z0。其中,ZL 是电路的负载值 Z0 是传输线的特性阻抗
值,通常会使用 50
Ω。图 1-1 中的圆形
线代表电阻抗力的
实数值,即电阻值,
中间的横线与向上
和向下散出的线则
代表电阻抗力的虚
数值,即由电容或电感
在高频下所产生的
阻力,当中向上的是
正数,向下的是负数。
圆图图最中间的点(
1+j0)代表一个已匹
配的电阻数值(ZL),
同时其反射系数的值会是零。图表的边缘代表其反射系数的长度是 1,即 100%反射。
在图边的数字代表反射系数的角度(0-180 度)和波长(由零至半个波长)。有一些
图表是以导纳值来表示,把上述的阻抗值旋转 180 度即可。
自从有了计算机后,此种图表的使用率随之而下,但仍常用来表示特定的
资料。对于就读电磁学及微波电子学的学生来说,在解决课本问题仍然很实用,
因此史密斯图至今仍是重要的教学用具。
本设计是运用 MATLAB 编写 SMITH 圆图仿真程序,整个圆图软件分为用户
图形界面模块、圆图计算模块、画图演示模块。圆图计算模块分为输入阻抗计算、
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88717909/bg4.jpg)
反射系数计算、行波系数、驻波比计算以及整个 Smith 圆图;画图演示模块分为
等归一化电阻圆、等归一化电抗圆、反射系数圆;确定阻抗值在圆图上的位置、
圆图的基本应用、求输入阻抗及其在圆图上的位置。
具体实现:
1、 本程序能读出圆图上的任意一点对应的各个值,并能够根据输入的
归一化阻抗画出相应的圆图、显示对应的值;
2、 当在 MATLAB 环境下运行程序后,会显示完整的圆图工具界面,在
整个界面的右半部分画出完整的 Smith 圆图;
3、 当在“输入数据”文本框里分别输入负载阻抗的实部及虚部,点击
“确定”按钮,会在绘图区域内画出圆图,并显示相应的阻抗、反
射系数、驻波比、行波系数的值。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88717909/bg5.jpg)
第 2 章 Smith 圆图软件构成的基本原理
2.1 阻抗圆图软件构成的基本原理
圆图运算的基础是反射系数 ( Г=U+jV ) 。Smith 圆图由反射系数平面上的
等归一化反射系数圆族、等归一化电阻圆族、等归一化电抗圆族构成。利用已知
的归一化阻抗 zL=R+jX,实现等反射系数圆族程序如下:
R=R;X=X;%输入归一化阻抗
U= ( R^2+X^2-1) / ( R^2+23R+1+X^2) ;
V= ( 23X) / ( R^2+23R+1+X^2) ;
tr=23pi3 ( 00.011) ;
Г=sqrt (U^2+V^2) ;%等反射系数圆的半径
plot ( r3cos ( tr) ,r3sin ( tr) ,’y’ )
%画等反射系数圆
实现等归一化电阻圆族程序如下:
For rr=1/ ( 1+R) ;cr=1-rr;%画电阻圆
plot ( cr+rr3cos ( tr) ,rr3sin ( tr) ,’m’ )
实现等归一化电抗圆族程序如下:
forx=X;%画电抗圆
rx=1/x;cx=rx;
iftx<pi;
plot ( 1-rx3sin ( tx) ,cx-rx3cos ( tx) ,’m’)
else
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