微波工程课程设计实验报告Smith圆图程序设计

一、摘要

Smith圆图主要用语计算微波网络的阻抗、导纳及网络阻抗匹配设计，还可用于设计微波元器件。Smith圆图软件不仅适用于微波工程设计，也可用于电磁场、微波技术及天线与电波传播等。本软件可形象的演示圆图上的阻抗值、导纳值与反射系数。

二、设计目的

微波网络的正弦稳态分析含有复数计算，运算十分繁琐和耗时。在计算机运算速度和存不够发达以前，图解分析法达到长足发展，其中多年来运用最广的事Smith圆图。在计算微波传输线输入阻抗、导纳、及阻抗匹配等问题时，它不仅能避开繁琐的公式及复数运算，是工程设计总相关计算简单便捷，而且图解过程物理概念清晰，所的结果直观形象。但随着计算机技术的飞速发展，图解法在计算精度上的固有缺陷日益显现，因为，圆图的设计精度取决于圆图中必须有足够的圆周数，而且过多的圆周会导致图线过于密集，不便将阻抗，反射系数、电压驻波系数（VSWR）及电长度等相关数据从图上直接读出。通过对圆图构成的基本原理和应用问题的分析，利用现代计算机技术可以解决原图计算精度等问题，为此设计Simth圆图。

三、设计要求

圆图软件设计要求计算结果以图形和数据并行输出，整个圆图软件分为用户图形界面模块、圆图计算模块、圆图演示模块。圆图计算模块分为反射系数计算、单支节匹配计算、输入阻抗计算及整个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、反射系数圆等；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以及单支节匹配等问题。

四、程序流程图

程序结构模型：

功能实现图：

五、演示验证过程

1、打开Smith圆图软件

2、点击“Smith圆图”按钮，观察到图形区出现了已经画好的圆图，绿色是反射系数圆，紫色是阻抗圆实部，紫色是阻抗圆虚部。

3、在图形区点住鼠标左键不放，此时移动鼠标时，在图形区中自动画出鼠标所在点的Smith圆图，蓝色是反射系数圆，红色是阻抗圆。在界面的右边可以读出此时的反射系数、阻抗值、导纳值，并且计算出该点的驻波比和行波系数，判断该点是否是波腹或者波节点。

4、在“输入实部和虚部”的文本框中，输入任意实数，按下“计算”按钮，图形区中会画出该点归一化后的圆图，在右边的文本框中会显示此处的的归一化反射系数、阻抗值、导纳值，并且计算出该点的驻波比和行波系数，判断该点是否是波腹或者波节点。

附录：

1、源程序

Dim trace As Integer

Dim sb, xb, u, v, q, k, p, t, shib, xub, w As Single

Private Sub Command1_Click() //点击该按钮对输入归一化阻抗进行计算与画圆

Dim f As Integer

Picture1.Cls

Picture1.Scale (-1, 1)-(1, -1)

Picture1.Circle (0, 0), 1, RGB(0, 255, 255)

Picture1.Line (-1, 0)-(1, 0), RGB(0, 0, 0)

Picture1.Line (0, 1)-(0, -1), RGB(0, 0, 0)

sb = shib

xb = xub

u = (sb ^ 2 + xb ^ 2 - 1) / ((sb + 1) ^ 2 + xb ^ 2)

v = 2 * xb / ((sb + 1) ^ 2 + xb ^ 2)

q = (1 - u ^ 2 - v ^ 2) / ((1 + u) ^ 2 + v ^ 2)

w = (-2 * v) / ((1 + u) ^ 2 + v ^ 2)

t = Sqr(v ^ 2 + u ^ 2)

p = (1 + t) / (1 - t)

k = 1 / p

Picture1.Circle (u, v), 0.01, RGB(255, 250, 66)

Picture1.Circle (0, 0), t, RGB(255, 250, 0)

Picture1.Circle (sb / (sb + 1), 0), 1 / (sb + 1), RGB(255, 0, 0) Picture1.Circle (1, 1 / xb), Abs(1 / xb), RGB(255, 0, 0)

Text1.Text = u

Text2.Text = v

Text3.Text = sb

Text4.Text = xb

Text5.Text = q

Text6.Text = w

Text7.Text = p

Text8.Text = k

If sb = p Then

Text9.Text = "波腹点"

ElseIf sb = k Then

Text9.Text = "波节点"

Else

Text9.Text = "一般点"

End If

End Sub

Private Sub Command2_Click() //点击该点画出SMITH圆图Picture1.Cls

Dim i, r, a, b, j As Single

Picture1.Scale (-1, 1)-(1, -1)

For i = 0.1 To 1 Step 0.1

Picture1.Circle (0, 0), i, RGB(0, 255, 255)

Next i

r = 0

a = 0

b = 0

For j = 0 To 10

r = r + 0.05

a = a - 0.02

b = b + 0.02

Picture1.Circle (r / (r + 1), 0), 1 / (r + 1), RGB(100, 100, 255) Picture1.Circle (1, 1 / a), 1 / Abs(a), RGB(255, 255, 100) Picture1.Circle (1, 1 / b), 1 / b, RGB(255, 255, 100)

Next j

r = 2

a = -1

b = 1

For j = 0 To 20

r = r + 0.5

a = a - 0.5

b = b + 0.5

Picture1.Circle (r / (r + 1), 0), 1 / (r + 1), RGB(100, 100, 255) Picture1.Circle (1, 1 / a), 1 / Abs(a), RGB(255, 255, 100) Picture1.Circle (1, 1 / b), 1 / b, RGB(255, 255, 100)

Next j

r = 0.5

a = -0.2

b = 0.2

For j = 0 To 15

r = r + 0.1

a = a - 0.1

b = b + 0.1

Picture1.Circle (r / (r + 1), 0), 1 / (r + 1), RGB(100, 100, 255) Picture1.Circle (1, 1 / a), 1 / Abs(a), RGB(255, 255, 100) Picture1.Circle (1, 1 / b), 1 / b, RGB(255, 255, 100)

Next j