微波 Smith 圆图基础及其应用

微波基础知识-smith圆图是微波技术中的一个重要工具，用于分析和设计无线通信系统中的无耗传输线及电路元件。它由东南大学毫米波国家重点实验室陈墨教授于2009年9月30日提供，涵盖了微波器件的基本原理和设计方法。 在微波器件的理论基础部分， Smith圆图被用来直观地表示反射系数Γ的幅度和相位变化。Smith圆图由两个主要构成：反射系数圆图和导纳圆图。反射系数圆图以反射系数的模（|Γ|）为横坐标，以幅角（相位角）为纵坐标，展示了系统在无耗传输线中的行为，其中|Γ|为恒定值体现了传输线的稳定性。电压驻波比（VSWR），通常由电压波腹点在圆图上的位置表示，其数值等于圆图上对应的电阻值。 电压波腹点在反射系数复平面上位于正实轴上，A点代表负载反射系数，而B点则是传输线中电压波腹点的反射系数，其对应的电阻值等于VSWR。导纳圆图则同时展示了阻抗和导纳的变化，具有两套独立的刻度，方便直接读取导纳值。 在应用示例中，Smith圆图用于解决实际问题。例如，通过查找r=1（等电阻圆）和x=1（等电抗圆）的交点，可以确定特定频率下的阻抗特性；通过阅读圆图，可以得到反射系数的幅度和相位信息，找到电压波腹点对应的反射系数；此外，还可以根据反射系数和传输线长度来计算电压驻波比。 具体操作步骤如例3所示，首先对阻抗进行归一化处理，然后利用等电阻圆和等电抗圆来标定反射系数，接着通过在等反射系数圆上移动对应的距离（如0.24λ），找到目标阻抗对应的点，从而完成电路设计或故障诊断。 Smith圆图是微波工程师必备的分析工具，它简洁明了地展示了微波电路的关键参数，并为设计和优化微波器件提供了直观且高效的方法。理解并熟练运用Smith圆图，对于确保微波系统性能和有效性至关重要。