北邮-基于MatLab的Smith圆图演示软件
微波通信技术课程设计报告_Smith圆图的软件设计
微波实验课设姓名:__ _ __ _王韬__ __ _ __ 班级:_________通信0803班_____ ____ 学号:______ __2008010430______ ___微波通信技术课程设计报告---Smith圆图的软件设计一、简要说明Smith圆图是P．H．Smith于1939年在贝尔实验室发明的，它主要用于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，亦可用于电磁场、微波技术及天线与电波传播等课程相关内容的教学，该软件通过形象的演示可以深刻理解圆图的应用。
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内存不够发达以前，图解分析法得到长足发展，其中多年来应用最广的是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，使工程设计中相关计算简单便捷，而且图解过程物理概念清晰，所得结果直观形象。
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，圆图的计算精度取决于圆图中必须有足够的圆周数，而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圆图计算精度等方面存在的问题，为此设计的Smith圆图软件既保留圆图计算直观、便捷的大众性，又满足工程设计中相关参数的计算精度。
在计算机应用日益普及的今天，该软件特别适合电磁场、微波技术与天线等领域的教学和工程设计相关参数计算使用。
二、设计目的通过具体的软件编程和多媒体制作，进一步加深对微波通信技术的理解和掌握，提高动手能力，提高解决实际问题的综合能力。
三、设计要求计算结果以图形和数据并行输出，处理包括复数的矩阵运算。
为使程序代码简单，执行运算速度快，计算精度高，选择MATLAB 软件作为设计技术平台较为理想（也可利用VC,VB等）。
Smith圆图的仿真
Smith圆图的仿真姓名：学号：专业：通信工程科目：微波技术日期：2014年6月1日摘要 (1)关键词: 史密斯圆图, RF, 阻抗匹配, 传输线 (1)一关于Smith圆图的基础知识 (1)1、Smith圆图在微波、射频分析方面的优势 (1)⑴、计算机仿真 (1)⑵、手工计算 (1)⑶、经验 (2)2、史密斯圆图的画法 (2)由于阻抗是复数，反射系数也是复数。
⑴、获得电阻圆 (3)⑵、获得电抗圆 (5)⑶、可互换性 (6)⑷、推论 (6)二、 Smith圆图的MATLAB仿真 (7)1、注意点 (8)2、ex3_4.m (8)3、运行结果 (9)三、关于Smith圆图仿真的总结 (9)参考资料： (9)In radio frequency, microwave, parasitic components (such as the attachment on the inductance and the capacitance between the plate layer and the resistance of the conductor) matching network has obvious, the influence of the unpredictable. Frequency for more than dozen MHZ, theoretical calculation and simulation are far cannot meet the requirements, in order to get proper final result must also consider the RF test in the laboratory, and properly tuned. Need to compute the value to determine the circuit structure and the corresponding target component values关键词:史密斯圆图, RF, 阻抗匹配, 传输线一关于Smith圆图的基础知识1、Smith圆图在微波、射频分析方面的优势在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
北邮天线实验报告
北邮天线实验报告篇一：北京邮电大学电磁场与电磁波实验报告《天线部分》《电磁场与微波实验》——天线部分实验报告姓名：班级：序号：学号：实验一网络分析仪测量振子天线输入阻抗一、实验目的1. 掌握网络分析仪校正方法；2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法；3. 研究振子天线输入阻抗随振子电径变化的情况。
二、实验原理当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。
实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。
这时可以采用镜像法来分析。
天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。
由于使用坡印亭矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一半。
当h ?2。
由于天线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称振子天线的一半，为?2h??60?ln()?1?。
a??三、实验步骤1. 设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪;2. 设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗;3. 调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据；4. 更换不同电径（φ1，φ3，φ9）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况;设置参数：BF=600，?F=25，EF=2600，n=81。
校正图：测量图1mm天线的smith圆图：3mm天线的smith圆图：9mm天线的smith圆图：篇二：北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告一信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告实验一网络分析仪测量阵子天线输入阻抗一、实验目的：1. 掌握网络分析仪校正方法2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法3. 研究振子天线输入阻抗随阵子电径变化的情况（重点观察谐振点与天线电径的关系）二、实验步骤：（1）设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪；（2）设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗；（3）调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据；（4）更换不同的电径（对应1mm, 3mm, 9mm）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况；（5）设置参数如下：BF=600MHz，△F=25MHz，EF=2600MHz，n=81（6）记录数据在smith圆图上的输入阻抗曲线上，曲线的左端输入阻抗虚部为0的点为二分之一波长谐振点，曲线的右端输入阻抗虚部为0的点为四分之一波长谐振点。
smith圆图软件包matlab设计教程
smith圆图软件包matlab设计教程前言Smith圆图是P.H.Smith于1939年在贝尔实验室发明的，它主要用于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，亦可用于电磁场、微波技术及天线与电波传播等课程相关内容的教学。
多年来，Smith圆图作为一个不可缺少的设计工具，在高频和微波领域发挥了重要作用。
掌握了Smith圆图的原理和特性，并熟悉其阻抗匹配技术，将使设计人员的设计能力大为加强。
尽管目前微波电路CAD技术已进入了设计领域，人们仍大量使用圆图作为设计工具。
究其原因，一是因为现有的大部分CAD软件在设计时要求用户提供初始电路(包括拓扑和元件值)，因此仍需借助于Smith圆图进行图解设计;另一方面，对于窄带情形，利用圆图通常可直接完成设计不必进一步进行优化而且目前不少大型软件价格昂贵，CAD技术尚未普及，因而一款Smith圆图工具的设计仍然是非常有必要的。
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内存不够发达以前，图解分析法得到长足发展，其中多年来应用最广的是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，使工程设计中相关计算简单便捷，而且图解过程物理概念清晰，所得结果直观形象。
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，圆图的计算精度取决于圆图中必须有足够的圆周数，而过多的圆周会导致图线过于密集，不便将阻抗、反射系数、行波系数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圆图计算精度等方面存在的问题，为此设计的Smith圆图软件既保留圆图计算直观、便捷的大众性，又满足工程设计中相关参数的计算精度。
在计算机应用日益普及的今天，该软件特别适合电磁场、微波技术与天线等领域的教学和工程设计相关参数计算使用。
用Matlab实现智能圆图
图 4 负载点的确定与等反射系数圆的绘制 Fig.4 determination of load impedance point and drawing of constant reflection coefficient circles
Hale Waihona Puke 2121 0.8 0.6 0.4 0.2 0
-
辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
出等电阻圆和等电抗圆的曲线方程。
u= v=
− 1) + x 2 (r + 1)2 + x 2
2
(r
(4)
１ 史密斯圆图的构成原理
在微波工程中，经常遇到阻抗和反射系数的计 算，用推导出的公式进行计算往往有繁杂的复数运 算，为了简化运算过程，在一定精度范围内，一般 采用图解法，即史密斯圆图法进行计算。它是利用 阻抗平面和反射系数平面一一对应关系而画出的 一簇圆所构成。在传输线理论中： Z 1 +Γ in (1) Z in = in = = r + jk Z c 1 −Γ in
图 1 智能圆图的图形用户界面 Fig.1 GUI of intelligent smith chart
0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 图 3 史密斯圆图 Fig.3 smith chart 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.0
第 21 卷 第 2 期 Vol. 2 1， N o. 2
辽宁工程技术大学学报（自然科学版） Journal of Liaoning Technical University（Natural Science）
微波期中matlab仿真smith圆图
微波工程期中课程设计班级：2010姓名：学号：序号：02日期：2013年5月EMAIL ：目录一：软件界面 (3)二：功能介绍 (3)1.输入模块 (3)2.归一化阻抗和导纳求解 (3)3.反射系数和驻波比求解 (3)4.单支节双支节匹配 (4)5.演示部分 (4)6.清除 (7)三：操作步骤 (7)四：软件原理 (7)A.公式 (7)B.代码原理 (9)1：输入部分 (9)2：计算归一化阻抗和反射系数 (10)3：单支节匹配 (12)4：双支节匹配 (16)五：总结 (17)六：致谢 (18)一：软件界面二：功能介绍1.输入模块此处输入负载的实部和虚部以及特征阻抗。
2.归一化阻抗和导纳求解按下计算按钮后此处显示归一化阻抗和导纳3.反射系数和驻波比求解、此处显示反射系数和驻波比的计算结果4.单支节双支节匹配此处显示单支节和双支节匹配的计算结果（双支节需要输入d1和d2）5.演示部分归一化演示单支节匹配演示双支节演示6.清除此键将左侧图重置，并清除所有数据。
三：操作步骤1)在ZL处输入负载的实部和虚部，没有虚部写成0，不能空着。
2)点击计算按钮，得到归一化阻抗导纳及驻波比和反射系数3)点击单支节匹配得到单支节匹配结果4)输入distance1和distance2点击双支节匹配可得到双支节结果四：软件原理A.公式1:求反射系数的公式。
在ConvertZ2AbsL等函数中用到2：求反射系数的模，在[AbsL，Ph]函数中用到。
反射系数与驻波比的关系。
3：求输入阻抗，在双支节匹配中，由y1旋转到y1‘用到，用于求第一个直接匹配后的导纳。
4：用于计算按钮中，求驻波比和K。
5：单支节匹配中用于解析法求distance 和length 的函数中用到。
输入阻抗虚部不为0时用到。
min 0min 1arccos 4π1⎛⎫-=+=+ ⎪+⎝⎭d l d l λρρ6：主要用于绘制圆的函数，非常重要。
B. 代码原理 1：输入部分输入部分类似都是用str2double函数读取edit类型框中的输入数值并进行检错，如果不是数字则报错。
Smith圆图的Matlab实现及应用
分类号密级U D C 编号本科毕业论文（设计）题目Smith圆图的matlab实现及应用院（系）专业年级学生姓名学号指导教师二○○七年五月目录摘要 (1)关键字 (1)Abstract (1)Keywords (1)第1章前言 (2)第2章传输线阻抗匹配问题 (2)2.1阻抗匹配的重要性 (2)2.2 阻抗匹配的实现 (3)第3章 SMITH圆图的构成原理 (6)3.1反射系数圆 (6)3.2 阻抗圆图 (8)3.3 完成圆图 (11)3.4 导纳圆图 (12)第4章 SMITH圆图Matlab的实现 (13)4.1 圆图的绘制 (13)4.2 SMITH圆图软件设计的特点 (16)第5章 SMITH圆图的应用举例 (18)5.1 SMITH圆图的应用步骤 (18)5.2 根据负载阻抗求驻波比 (21)第6章总结 (22)参考文献 (23)致谢................................................... 错误！未定义书签。
摘要：基于smith圆图在进行阻抗匹配时具有方便、直观等特点，本文首先介绍了阻抗匹配的基础知识，在此基础上详细地阐述了smith圆图的构成原理，其中包括反射系数圆、阻抗圆图和导纳圆图，给出了各种圆图的具体推导过程。
接着提出了用matlab实现smith圆图的方法。
最后通过实例介绍了smith圆图的应用，归纳出了用matlab实现smith圆图具有省时、高效的特点，有推广的价值。
关键字：smith圆图matlab阻抗匹配Abstract：Based on the smith chart having the characteristic of convenient and intuitionistic in solving the problem of impedance matching, the elementary knowledge of impedance matching is introduced in the beginning of the paper, on this condition ,the paper describes constitution principle of the smith chart in detail and it includes the reflectance circle and the impedance circle diagram and the conductance circle diagram,and the concrete reasoning process of each kind of circle diagram is presented.Then the paper proposes realizable method of the smith chart with matlab. Finally,the paper introduces application of the smith chart,it is concluded that realization of the smith chart with matlab has the characteristic of highly effective and time-saving, has promoted value.Keywords：smith chart matlab impedance matching第1章前言工程中常采用smith圆图来分析传输线问题，传输线能引导电磁波沿一定的方向传输，为了提高传输线传输能量的效率，将输入的能量尽最大可能传给终端负载，需要保证传输线的终端的负载与其特性阻抗匹配，即传输线此时处于阻抗匹配状态。
北邮 基于MatLab的Smith圆图演示软件
2013基于MatLab的Smith圆图演示程序设计微波技术课程设计目录一．原理介绍 (2)1.Smith圆图组成 (2)2.阻抗匹配 (3)2.1单支节阻抗匹配 (3)2.2双支节阻抗匹配 (4)二．软件功能 (4)三．程序界面 (5)四．使用演示 (5)1.求解归一化阻抗，归一化导纳，反射系数及驻波比 (5)2.画等反射系数图等电阻图等电抗图 (6)3.求解及演示支节匹配 (7)3.1 单支路并联短路 (7)3.2 单支路并联开路 (8)3.3 单支路串联短路 (10)3.4 单支路串联开路 (11)3.5 双支路并联短路 (12)3.6 双支路并联开路 (13)3.7 双支路串联短路 (14)3.8 双支路串联开路 (15) (16)4. 保存图像 (17)5.差错检测 (18)五．总结体会 (18)一．原理介绍微波工程中，smith圆图是一种最有效最常见的图形工具。
圆图全面反映了反射系数与阻抗/导纳之间的相互管，能够极大的简化传输线及集总参数电路中复杂问题的分析与设计。
1.Smith圆图组成Smith圆图（阻抗圆图）以反射系数Γ图为基底，所描述的r和x在Γ复平面上的轨迹。
Γ=Z L−Z0Z L+Z0=|Γ|e jθT（1.1）实部：Γr=r2−1+x2(r+1)2+x2（1.2）虚部：Γi=2x(r+1)2+x2（1.3）根据式（1.2）和式（1.3）可得到两组圆，当他们叠在一起便构成一张完整的smith圆图。
等电阻圆：(Γr−r1+r )2+Γi2=(11+r)2,|Γ|≤1圆心：(r1+r ，0)，半径：11+r等电抗圆：(Γr−1)2+(Γi−1x )2=(1x)2,|Γ|≤1圆心：(1，1x )，半径：1x图1 等电阻等电抗及合成圆图类似地，还可以根据导纳画出导纳的Smith圆图。
2.阻抗匹配为了使微波传输系统能够将微波源的功率有效地传给负载，就必须使其阻抗匹配。
实际运用中常采用的是支节匹配器的方法。
北邮smith圆图实验报告
北京邮电大学射频技术基础期中作业报告班级：姓名：学号：班内序号：日期：目录1.作业内容 (2)2.基本原理 (2)2.1Smith圆图 (2)2.2驻波比和反射系数 (3)2.3输入阻抗 (3)2.4并联单枝节匹配 (4)2.5并联双枝节匹配 (4)3.程序架构 (5)4.关键模块分析 (6)4.1输入阻抗计算 (6)4.2并联单枝节匹配（短路） (7)4.3并联双枝节匹配（短路） (8)5.运行结果 (9)5.1归一化计算 (9)5.2输入阻抗 (10)5.3单枝节匹配（短路） (11)5.4双枝节匹配（短路） (12)6.总结 (13)1. 作业内容(1) 通过软件编程，实时显示史密斯圆图及归一化阻抗值（显示电阻圆和电抗圆）。
(2) 实时显示导纳圆图和归一化导纳值。
(3) 实现驻波系数、反射系数、模值和幅角的可视化计算。
(4) 实现传输线输入阻抗的可视化计算。
(5) 实现并联单枝节匹配长度和枝节位置的可视化计算。
(6) 实现并联单枝节匹配长度的计算。
2. 基本原理2.1 Smith 圆图在微波工程中，Smith 圆图是一种最有效、最常见的图形工具。
在此，我们不加推导地给出Smith 圆图的表示方程。
电阻圆方程：2221, ||1(1)(1)r i r r r ⎛⎫⎛⎫Γ-+Γ=Γ≤ ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭式①电抗圆方程：()222111, ||1r i x x ⎛⎫⎛⎫Γ-+Γ-=Γ≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭式②其中，r+jx 为归一化阻抗值。
r Γ和i Γ为反射系数的实部和虚部，对应于直角坐标的x 轴和y 轴。
我们以点'(1,0)o =为极坐标原点，求解电阻圆和电抗圆的交点。
在此极坐标系下，电阻圆的方程为22cos()cos 11R r rπθθ=-=-++式③ 电抗圆的方程为2sin R xθ=式④图2-1 电阻圆（左）和电抗圆（右）极坐标表示其中，R 为与点'(1,0)o =的距离，θ为与r Γ轴正方向的夹角。
北邮微波期中作业单双支节匹配讲解
信息与通信工程学院班级：2012211116姓名：黄常凯学号：2012210456序号：05日期：15.06.10目录一、实验目的： (3)二、实验要求 (3)三、实验原理 (3)1、圆图绘制： (5)2、单支节并联匹配原理： (5)3、双支节并联匹配原理： (7)四、软件流程图 (8)五、使用说明 (10)六、演示流程截图 (11)七、心得体会 (13)八、参考文献 (13)九、部分代码（单双支节匹配部分） (14)摘要本实验通过MATLAB 软件绘制Smith 圆图，并进行单、双支节匹配演示关键词：MATLAB Smith 圆图单支节匹配双支节匹配一、实验目的：1、了解史密斯圆图的原理和作用；2、学会使用史密斯圆图分析问题；3、软件编程实现Smith 圆图可视化解决传输线问题。
二、实验要求1、通过软件编程实时显示史密斯圆图以及归一化阻抗值；2、实时显示导纳圆图和归一化阻抗值；3、实现驻波系数，反射系数模和幅角的可视化计算；4、实现传输线输入阻抗的可视化计算；5、实现并联单支节匹配长度和支节位置的计算；6、实现并联双支节匹配长度的计算。
三、实验原理求反射系数的公式。
在ConvertZ2AbsL 等函数中用到b ：函数中用到。
，求反射系数的模，在 [AbsLPh] 3反射系数与驻波比的关系。
用到，用于求第一个直接匹配后的导y1 ‘ y1旋转到求输入阻抗，在双支节匹配中，由r|_ i+|r1-『|a:Z[ + z oz =z N+jz^M0/) w Gz°+jz*M0/)纳。
K 用于计算按钮中，求驻波比和,2I = —arc tan 2兀d =——arccos4JT的函数中用到。
和单支节匹配中用于解析法求 dista ncele ngth1 d l d l arCCOS minminO —— 14n门( i(D +「i —主要用于绘制圆的函数，非常重要。
图绘制：、圆 i 抗一化阻，即可求得归特输入阻抗值和传输线的性阻抗给定Z ~~~2 LjxjX r Z R 绘岀圆及根据算岀来的 R 圆，等X 。
北邮微波期中作业单双支节匹配讲解
信息与通信工程学院微波期中作业实验报告班级：2012211116姓名：***学号：**********序号： 05日期： 15.06.10目录一、实验目的：.........................................................................................................................二、实验要求.............................................................................................................................三、实验原理.............................................................................................................................1、圆图绘制：.....................................................................................................................2、单支节并联匹配原理：.......................................................................................................3、双支节并联匹配原理：.......................................................................................................四、软件流程图.........................................................................................................................五、使用说明.............................................................................................................................六、演示流程截图.....................................................................................................................七、心得体会.............................................................................................................................八、参考文献...................................................................................................................................九、代码.............................................................................................................................................摘要本实验通过MATLAB软件绘制Smith圆图，并进行单、双支节匹配演示。
Smith原图的报告1
用计算机绘制可视化Smith 圆图1.基本功能描述整体绘出Smith 原图，并能分解绘制和显示其特殊的点、线、面。
能够在原图上获取某一点的输入阻抗，并显示该点的反射系数和驻波比。
能够通过已知点在Smith 圆图上找到该点，并计算出其输入阻抗，反射系数和驻波比。
能够整体清除和显示，并有帮助和退出等功能。
2.设计思路设计思路采用分支结构，将各个功能转化成界面的按键，每个按键对应一个响应函数，但按键被按下的时候执行相应的功能，直到按下退出键并选择确认按键时退出程序。
流程图如图1所示： 图1 流程图3. 软件设计3.1设计步骤输值求点取点求值特殊点、面 电抗圆 电导圆 反射系数圆 操作 结束帮助清除全部 显示全部 NO YESSmith 分解 Smith 应用开始是否选择退出打开MATLAB，在编辑区输入guide然后回车，然后创建了GUI界面，如下图2所示：图2 创建GUI界面然后选择Blank GUI(Default)单击OK，就创建了默认的GUI界面，如下图3所示：图3 默认的GUI界面3.2 界面设置1.创建控件创建所需要的控件，并进行排版,如下图4所示：图4 创建控件2.生成文件然后点击绿色的三角形按钮生成MATLAB文件，如下图5所示：图5 生成MATLAB文件3.美化界面按照自己的想法改变控件的标题，改变背景颜色，设计好如图6所示：图6 完整的Smith 界面3.3 关键功能的实现1.三种圆和特殊点线的隐藏和显示显示部分就由画图方式来实现，用到函数plot ,考虑到是画一组曲线，所以用到循环，删除可以用delete 函数，delete 函数可以通过获取坐标轴上的图形颜色来删除该颜色的图形。
用plot 画图时给不同的图形用不同的颜色，就可以删除对应的圆。
具体计算过程如下： 利用反射系数与归一化阻抗的关系，如下（1）、（2）、（3）、（4）所示：(1)(2)(3)(4)(3)(4)联立得：(5) 000000L j L u v L Z Z j e Z Z θ-Γ==Γ+Γ=Γ+420000L L j z j j j z in u v in Z Z j e e e e Z Z πθθβλ---Γ==Γ+Γ=Γ=Γ+11()11u v in u v j Z z R jX j +Γ+Γ+Γ=+==-Γ-Γ-Γ22222212()(1)(1)u v v in u v u v Z z R jX j -Γ-ΓΓ=+=+-Γ+Γ-Γ+Γ22221u v R -Γ-Γ=(6)(5)(6)联立得出（7）（8）式，分别为电导圆和电抗圆，如下所示为电导圆和电抗圆方程： (7) (8) 2.取点求值和输值求点MATLAB 中有可以获取绘图区的点的函数ginput 利用该函数可以获取所取点的坐标，然后通过获取的坐标值画出该点的电导圆、电抗圆、反射系数圆和相角线。
史密斯(Smith)圆图
阻抗匹配与史密斯(Smith>圆图：基本原理摘要：本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例，并给出了MAX2474工作在900MHz时匹配网络的作图范例。
事实证明，史密斯圆图仍然是确定传输线阻抗的基本工作。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA>之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT>与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻>对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括∙计算机仿真：由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
∙手工计算：这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”>的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
∙经验：只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之，它只适合于资深的专家。
∙史密斯圆图：本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值。
当然，史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络，还能帮助设计者优化噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
北邮 射频与微波 Smith圆图VB实验报告
L
Z L Z0 L e jL Z L Z0
(1.4)
图 1 传输线示意图
图 2 反射系数
根据负载阻抗的不同， L 变化范围是 0~1，这意味着，对于任意负载传输线都对应着一 个圆，这些圆是同心圆，半径 r 的范围是 0 r 1， L 的变化范围是 0 ~ 2 。现在把阻抗归一 化：
2.2 功能介绍
本软件主要实现以下功能： (1) 实时显示史密斯圆图以及归一化阻抗值（显示电阻圆和电抗圆） ； (2) 实时显示归一化导纳值； (3) 实现驻波系数、反射系数模和幅角的可视化计算； (4) 实现传输线输入阻抗的计算； (5) 实现串联和并联单支节匹配长度和支节位置的计算； (6) 实现并联双支节匹配长度的计算； (7) 实现上述各种匹配情况的动画演示； (8) 实现将圆图或计算结果保存为.bmp 图片的功能。
北京邮电大学
射频与微波实验报告
5
图 5 Smith 圆图
2 软件设计
北京邮电大学
射频与微波实验报告
6
2.1 软件概述
本软件是基于 针对阻抗匹配设计的 Smith 圆图计算软件。 该软件具有良好的交互 界面， 人性化的功能以及丰富的过程演示。使用者可以利用本软件进行阻抗匹配及有关参数的 计算，初学者可以观看演示动画加强对本部分知识的理解。
微波仿真实验报告(北邮)
北京邮电大学微波仿真实验报告实验名称：微波仿真实验姓名：刘梦颉班级：2011211203学号：2011210960班内序号：11日期：2012年12月20日一、实验目的1、熟悉支节匹配的匹配原理。
2、了解微带线的工作原理和实际应用。
3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。
4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。
二、实验要求1、使用软件：ADS2、实验通用参数：FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02特性阻抗：50欧姆3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。
三、实验过程及结果第一、二次实验实验一：1、实验内容Linecal的使用（工作频率1GHz）a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽度与接地板之间的距离）2、相关截图（a）根据实验要求设置相应参数（b）根据实验要求设置相应参数实验二1、实验内容了解ADS Schematic的使用和设置2、相关截图：打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。
在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。
3、实验分析通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。
在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。
在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。
实验三1、实验内容分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。
观察Smith圆图变化。
2、相关截图（1）理想传输线（2）微带线根据实验一计算50欧姆的微带线的长和宽，修改MLOC的参数。
3、实验分析由图可知，因为工作频率为1GHz和50欧姆阻抗，所以1GHz处为开路点，且在Smith圆图上曲线是在单位圆上。
微带线与理想传输线相比会存在误差，曲线并不是完全在单位圆上。
基于MATLAB语言的Smith圆图软件设计
基于MATLAB语言的Smith圆图软件设计
乔晓华
【期刊名称】《中国有线电视》
【年(卷),期】2003(000)019
【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圆图应用软件包,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,简单易用且计算精度高.
【总页数】4页(P62-65)
【作者】乔晓华
【作者单位】江苏技术师范学院,江苏,常州,213001
【正文语种】中文
【中图分类】TN943.2
【相关文献】
1.基于MATLAB模块化的微波工程Smith圆图辅助教学方法 [J], 吴霞
2.基于Smith圆图的分布式匹配电路设计 [J], 宁宁;王招娣
3.基于MATLAB语言的Smith圆图软件设计 [J], 乔晓华
4.基于匹配圆的一种Smith圆图分区算法 [J], 孟恩林;刘桐;李丽华
5.基于EXCEL开发的跨平台中波smith圆图软件 [J], 黄晓壁;韦智鹏
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基于EXCEL开发的跨平台中波smith圆图软件
基于EXCEL开发的跨平台中波smith圆图软件作者：黄晓壁韦智鹏来源：《卫星电视与宽带多媒体》2021年第05期【摘要】中波的天调网络在设计的时候需要使用smith圆图软件，本文介绍如何使用EXCEL编写中波smith圆图软件，该软件不但能跨平台运行（PC、移动端等），而且程序编写门槛低，能够针对中波网络的特点进行差异化开发，拓展性强，具有很强的实用性。
【关键词】EXCEL;smith;中波;阻抗中图分类号：TN92 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.041中波的天调网络在设计的时候需要使用smith圆图软件，当下的smith圆图软件普遍都是运行在PC端，功能大体一致，能运行在移动端的smith圆图软件比较稀缺。
EXCEL作为时下最流行的办公软件，不但易学易用，还拥有强大的函数库和图表，能够简单快速的编写需要的程序。
而且EXCEL不但能运行在PC端上，还能运行在手机等移动端，编写的EXCEL文档能不做任何修改就可运行在移动端。
鉴于此，本文详细介绍如何使用EXCEL开发可以跨平台使用的中波smith圆图软件。
1. 设计原理1.1 smith圆图与反射点从反射的角度来说，任意一个负载阻抗：Z=R+jX（R≥0，|X|≥0），对一个特定的标准阻抗Z0，通过公式τ=（（Z-Z0））/（（Z+Z0）），都能求其反射系数τ，反射系数有其复数形式τ=r+jx，并且r和x的值都在[-1，1]的范围内，在平面上以r的值为横坐标、x的值为纵坐标建立直角坐标系，所有的反射系数的坐标（本文称之为反射点）会在平面上绘出一个圆面，这个圆面就是smith圆图。
任何一个阻抗都可以在圆图上标记对应的反射点，圆心上的反射点表示标准阻抗Z0。
中波网络在做阻抗匹配时，使用到的元件主要是电感和电容，因此本文只说明smith圆图中电感和电容的作用。
在Smith圆图中，如果在负载后串联一个电感，负载的反射点就会沿着等电阻圆做顺时针移动;如果串联一个电容，反射点就会沿着等电阻圆做逆时针移动;如果并联一个电感，反射点会沿着等电导圆做逆时针移动;如果并联一个电容，反射点会沿着等电导圆做顺时针移动。
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2013
基于MatLab的Smith圆图演示
程序设计
微波技术课程设计
目录
一．原理介绍 (2)
1.Smith圆图组成 (2)
2.阻抗匹配 (3)
2.1单支节阻抗匹配 (3)
2.2双支节阻抗匹配 (4)
二．软件功能 (5)
三．程序界面 (6)
四．使用演示 (6)
1.求解归一化阻抗，归一化导纳，反射系数及驻波比 (6)
2.画等反射系数图等电阻图等电抗图 (7)
3.求解及演示支节匹配 (8)
3.1 单支路并联短路 (8)
3.2 单支路并联开路 (9)
3.3 单支路串联短路 (11)
3.4 单支路串联开路 (13)
3.5 双支路并联短路 (15)
3.6 双支路并联开路 (16)
3.7 双支路串联短路 (18)
3.8 双支路串联开路 (19)
(21)
4. 保存图像 (22)
5.差错检测 (23)
五．总结体会 (23)
一．原理介绍
微波工程中，smith圆图是一种最有效最常见的图形工具。
圆图全面反映了反射系数与阻抗/导纳之间的相互管，能够极大的简化传输线及集总参数电路中复杂问题的分析与设计。
1.Smith圆图组成
Smith圆图（阻抗圆图）以反射系数Γ图为基底，所描述的r和x在Γ复平面上的轨迹。
Γ=Z L−Z0
Z L+Z0
=|Γ|e jθT（1.1）
实部：Γr=r2−1+x2
(r+1)2+x2
（1.2）
虚部：Γi=2x
(r+1)2+x2
（1.3）
根据式（1.2）和式（1.3）可得到两组圆，当他们叠在一起便构成一张完整的smith圆图。
等电阻圆：(Γr−r
1+r )
2
+Γi2=(1
1+r
)
2
,|Γ|≤1
圆心：(r
1+r ，0)，半径：1
1+r
等电抗圆：(Γr−1)2+(Γi−1
x )
2
=(1
x
)
2
,|Γ|≤1
圆心：(1，1
x )，半径：1
x
图1 等电阻等电抗及合成圆图
类似地，还可以根据导纳画出导纳的Smith圆图。
2.阻抗匹配
为了使微波传输系统能够将微波源的功率有效地传给负载，就必须使其阻抗匹配。
实际运用中常采用的是支节匹配器的方法。
支节匹配器是用一定长度的终端短路或开路的均与传输线段接入负载与传输线之间来实现匹配的装置。
常用的有单支节、双支节和三直接匹配器。
根据支节的接入形式，可分为并联支节和串联支节；根据支节的终端类型，可分为开路支节和短路支节。
2.1单支节阻抗匹配
如图2所示为单支节并联短路匹配器示意图。
图2 单支节并联短路匹配
用解析法分析求解d和l，可以得到
d =b L ±√b L 2−(g L 2+b L 2−g L )(1−g L )
g L 2+b L 2−g L
l =λ2πtan −1(±√g L 1−g L
) 其中，y L =g L +ib L 。
还可以用图解法进行求解。
并联支节匹配器的工作原理可以用导纳圆
图来说明。
首先计算出负载导纳Y L 及归一化导纳y L ，在导纳圆图上找到与他对应的点A ，过点A 作等反射系数圆与g=1的匹配圆分别交于B 1,B 2两点，从A 点延等发射系数圆顺时针转到g=1圆上的B 1,B 2点，分别测出旋转长度d 1,d 2。
B 1,B 2点对应的归一化输入导纳分别为1+jb 和1−jb 。
从匹配支路的终端导纳出发，旋转至−jb 和jb ，对应的长度就是l 1,l 2。
其他的单支节匹配器求解方法类似。
2.2双支节阻抗匹配
如图3所示为双支节并联短路匹配示意图。
图3. 双支节并联短路匹配
'
1
y 21
y 1y '2y
b2′=±√(1+tan(βd2)2)g1′−tan(βd2)2g1′2+g1′
tan(βd2)
b1′=−b1+∓√(1+tan(βd2)2)g1′−tan(βd2)2g1′2+g1′
g1′tan(βd2)
其中g1′为y1的虚部，b1为y1′的虚部。
然后再根据输入导纳公式
y in=y L+j tan(βl) 1+jy L tan(βl)
即可求出对应的l1,l2。
图解法。
首先，由g=1的匹配源逆时针旋转d2得到辅助员。
找到归一化负载导纳F点，由F点沿等反射系数圆顺时针防线转动d1
λ
到C点，并联支节l1后，由C点顺等电导圆移动到辅助圆上的B点。
由B点沿等反射系数圆顺时针旋转d2得到g=1上的A点。
A的归一化导纳为1+jb，并联支节l2后，由A点移动到O点，完成匹配。
二．软件功能
1.计算归一化阻抗，归一化导纳，反射系数及驻波比；
2.画等反射系数圆，等电阻圆，等电抗圆；
3.求解单支节、双支节匹配（并联、串联；开路、短路）
4.演示动态演示图解法求解支节匹配系数；
5.保存所绘的smith圆图和图解法求解匹配的过程图
三．程序界面
四．使用演示
1.求解归一化阻抗，归一化导纳，反射系数及驻波比 输入Z0 Zl实部虚部，点击下方Calculate按钮
●输出
2.画等反射系数图等电阻图等电抗图
●根据需要选择要绘制的图形（本例全选），点击下方Plot按钮●输出
3.求解及演示支节匹配
3.1 单支路并联短路
选择单支路、并联、短路，点击calculate按钮参数设置：
●输出结果，匹配图动态显示，并标出关键点。
3.2 单支路并联开路
●选择单支路串联开路
参数设置 结果
3.3 单支路串联短路
●
参数设置
●输出结果
3.4 单支路串联开路
参数设置
输出结果
3.5 双支路并联短路●
参数设置：
●输出结果
3.6 双支路并联开路
参数设置：
输出结果
●
参数设置：●结果
参数设置：
结果
4. 保存图像：
点击左下角Save或者Ctrl+S按钮，选择需要保存的图像（本例选择第3个）
5.差错检测
五．总结体会
Smith圆图是微波技术课程学习中的重点。
通过此次课程设计，加深了对smith圆图构成原理、使用方法的理解。
同时基于MatLab GUI的编程也是一次新的尝试。
之前从未想过要拿它来做动画效果。
MatLab确实是一个非常强大的软件。
通过演示smith匹配过程，能够更好的掌握smith匹配的操作过程。
过程中遇到了很多问题。
首先是一个不熟悉的环境，需要花大量时间在学习使用上。
其次，不同于平时做题，编写函数的时候，要求对原理公式的推导有较好地掌握。
许多公式都需要推导，否则就无法完成编程了。
其中一个我遇到的比较典型的问题是顺时针逆时针旋转方向的问题。
在matlab中的角度表示是从[0，π]，再从(−π，0)。
而smith圆图中，旋转方向要根据向源端或者负载端来是顺时针还是逆时针确定，并非任意指定。
通过几次尝试之后，我终于找到了规律。
编程，首先是算法，然后才是实现。
算法是有它的数学物理基础的。
唯有掌握好基础，算法才可能是正确的，实现才是有意义的。
六．参考文献
[1] 张德丰. 详解MATLAB图形绘制技术[M]. 01-01. 北京:电子工业出版社, 2010.
[2] 李秀萍. 微波技术基础[M]. 01-01. 电子工业出版社, 2013.05.。