Giải thích biểu đồ Smith

Tôi đang làm việc để thiết kế một số bộ suy giảm RF (912 MHz) đơn giản hy vọng. Tôi cần một vài mức suy giảm khác nhau nhưng mỗi bộ suy hao khác nhau có thể được sửa.

Tôi đã tạo ra một mẫu bằng cách sử dụng các điện trở trên kệ trong cấu hình T-pad cho tôi mức suy giảm khá (19dB khá phẳng) khi tôi thực hiện phép đo S21 bằng máy phân tích mạng.

Tuy nhiên, biểu đồ smith ở khắp mọi nơi khi tôi đo S11.

Bây giờ tôi nên đề cập rằng nguyên mẫu của tôi là rất bắn. Về cơ bản, tôi đã tách một dây cáp đồng trục và hàn tay trong một số điện trở carbon 5% gần tính toán ở giữa hai đầu nối SMA.

Các câu hỏi của tôi như sau: Biểu đồ Smith là gì và làm cách nào để sử dụng nó để cải thiện thiết kế suy hao + cáp của tôi? Đây có phải là một phương pháp khả thi để tạo các bộ suy giảm RF cố định cơ bản với điều kiện là chúng không cần phải siêu chính xác và chỉ cần hoạt động trên một dải tần số rất cụ thể (905-920 ish MHz)?

Như mọi khi, nhờ sự giúp đỡ của bạn.

BIÊN TẬP:

Đây là SC của cáp đồng trục tách rời của tôi KHÔNG CÓ bộ suy hao

Đây là SC của cáp của tôi VỚI bộ suy hao ở giữa nó

Dưới đây là các biểu đồ nhật ký suy giảm trên dải tần số tôi quan tâm: Đầu tiên không có suy hao:

Thứ hai với suy hao:

Ngoài ra, một câu hỏi khác đánh tôi. Nếu tôi chỉ cố gắng giảm công suất tín hiệu ở đầu ra, vấn đề mất ở đâu / như thế nào? Vì vậy, tôi biết kết hợp trở kháng kém như được biểu thị bằng biểu đồ của tôi có nghĩa là VSWR cao hơn ... nhưng điều đó không giúp giảm suy giảm? Cảm ơn một lần nữa.

Biểu đồ Smith không phải là một công cụ hỗ trợ thiết kế suy hao
như một phương tiện để đánh giá và điều chỉnh thiết kế.

Vì vậy - xem các bài viết suy hao dưới đây và sau đó các bài viết biểu đồ Smith.

---

Điện trở carbon có thể là màng carbon hoặc thành phần carbon?

• Màng carbon không phù hợp với công việc của UHF vì chúng được hình thành bằng cách cắt một đường xoắn ốc trong xi lanh màng carbon, do đó có độ tự cảm rất đáng kể.

• Thành phần carbon có thân carbon chắc chắn và có thể phù hợp với công việc của UHF tùy thuộc vào các yếu tố khác.

---

Bộ suy giảm tần số UHF:

Hướng dẫn cơ bản suy hao RF

Hướng dẫn thiết kế suy hao - có vẻ tốt.

Lãi suất - Sản phẩm thương mại

Wikipedia

---

Biểu đồ Smith là gì?

Wikipedia cung cấp một bản tóm tắt ngắn gọn hơn trung bình:
Từ đây

• Biểu đồ Smith, được phát minh bởi Phillip H. Smith (1905 Từ1987), 1[2] là một công cụ hỗ trợ đồ họa hoặc biểu đồ được thiết kế cho các kỹ sư điện và điện tử chuyên về kỹ thuật tần số vô tuyến (RF) để hỗ trợ giải quyết các vấn đề với đường truyền và mạch phù hợp. [3] Việc sử dụng tiện ích biểu đồ Smith đã tăng trưởng đều đặn qua nhiều năm và ngày nay nó vẫn được sử dụng rộng rãi, không chỉ là công cụ hỗ trợ giải quyết vấn đề, mà còn là một minh họa đồ họa về việc có bao nhiêu tham số RF hoạt động ở một hoặc nhiều tần số, thay thế cho việc sử dụng bảng thông tin. Biểu đồ Smith có thể được sử dụng để biểu diễn nhiều tham số bao gồm trở kháng, độ dẫn, hệ số phản xạ, tham số tán xạ, vòng tròn nhiễu, đường viền khuếch đại không đổi và các vùng để ổn định vô điều kiện, bao gồm phân tích rung động cơ học. [4] [5] Biểu đồ Smith được sử dụng thường xuyên nhất tại hoặc trong khu vực bán kính thống nhất. Tuy nhiên,

Phần giới thiệu nhẹ nhàng - phần giới thiệu powerpoint 27 trang - vẫn còn khá sâu một cách nhanh chóng NHƯNG Biểu đồ Smith có thể rất hữu ích với hầu như không có toán học hoặc số học liên quan.

Tài nguyên Biểu đồ Smith tuyệt vời - về cơ bản là một chỉ mục của các chỉ mục - chia chủ đề thành các phần và cung cấp nhiều tài liệu tham khảo cho mỗi mục.

Một danh sách tốt các tài liệu tham khảo

Hướng dẫn biểu đồ Smith từ Maxim - "dày đặc" hợp lý nhưng có vẻ dễ hiểu.

Bạn sẽ hiểu điều này một khi bạn đã đọc nó :-)

---

Biểu đồ Smith miễn phí dựa trên phần mềm

Phần mềm miễn phí Smith Biểu đồ

Sim Smith - dựa trên Java

Nhiều trang liên quan đến Biểu đồ Smith

Để đưa ra một lời giải thích rất nhanh về biểu đồ Smith, nó dựa trên một ý tưởng đơn giản:

$\Gamma$$S_{11}$

$\Gamma=\frac{Z-Z_0}{Z+Z_0}$

$Z_0$

Biểu đồ Smith là một phương tiện đồ họa để tính toán mối quan hệ này.

Về cơ bản, bạn vẽ đồ thị hệ số phản xạ trên biểu đồ theo tọa độ cực: khoảng cách của điểm từ tâm của biểu đồ là độ lớn của hệ số phản xạ và góc từ trục x là đối số của hệ số phản xạ. Sau đó, các dòng trên biểu đồ cho phép bạn đọc trở kháng tải. Thông thường biểu đồ được chuẩn hóa thành trở kháng đặc tính là 1 Ohm, vì vậy bạn sẽ nhân trở kháng tải đọc với Z0 thực tế của bạn (thường là 50 Ohms) để có trở kháng tải vật lý.

Ngược lại, bạn có thể vẽ giá trị trở kháng tải của mình bằng cách tham chiếu đến các đường được vẽ trên biểu đồ và đọc hệ số phản xạ bằng cách sử dụng thước đo để đo khoảng cách từ tâm của biểu đồ và xác định góc từ tỷ lệ xung quanh cạnh ngoài.

Thật hữu ích khi có thể nhanh chóng chuyển đổi giữa hệ số phản xạ và trở kháng tải vì một số điều chỉnh mạch nhất định có hiệu ứng dễ dàng tính toán hơn ở dạng này hay dạng khác.

Ví dụ, thêm một điện trở loạt thêm một giá trị cố định vào phần thực của trở kháng tải. Hoặc thêm một loạt cuộn cảm thêm giá trị phụ thuộc tần số vào thành phần tưởng tượng của trở kháng tải. Mặt khác, di chuyển trở lại dọc theo đường truyền đến một điểm cách xa tải hơn sẽ thêm giá trị phụ thuộc tần số vào pha của hệ số phản xạ.

Các đường cong được vẽ trên biểu đồ được đăng bởi Russell cho thấy các ví dụ về các loại biến đổi này.

Tôi nên nói thêm rằng có một hình thức thay thế của biểu đồ Smith, được gọi là biểu đồ Smith nhập học, trông giống như vậy nhưng được nhân đôi trên trục y. Điều này cho phép tính toán mối quan hệ giữa tiếp nhận và phản xạ thay vì trở kháng. Chẳng hạn, nó rất hữu ích nếu bạn điều chỉnh tải của mình bằng cách đặt phần tử song song thay vì phần tử sê-ri.

Russel đã đưa ra một danh sách rộng lớn các liên kết để nắm bắt khái niệm về Biểu đồ Smith.

Tôi sẽ cố gắng đưa ra một bản tóm tắt ngắn về những gì Biểu đồ Smith làm với ví dụ. Tôi cũng là một sinh viên và khái niệm này là mới đối với tôi.

Câu trả lời là 100% dựa trên bài viết hoàn hảo của Maxim Integration được giới thiệu bởi Russel ( URL ).

Học thuyết

1) Thiết lập: đường truyền và tải

$${\Gamma _L} \equiv \frac{{{V_{relf}}}}{{{V_{inc}}}} = \frac{{{Z_L} - {Z_0}}}{{{Z_L} + {Z_0}}} \equiv {\Gamma _r} + j \cdot {\Gamma _i}$$

$$z \equiv \frac{{{Z_L}}}{{{Z_0}}} \equiv r + j \cdot x$$ $${({\Gamma _r} - \frac{r}{{r + 1}})^2} + {\Gamma _i}^2 = {(\frac{1}{{r + 1}})^2}$$

$${({\Gamma _r} - 1)^2} + {({\Gamma _i} - \frac{1}{x})^2} = {(\frac{1}{x})^2}$$

${\Gamma _r}$${\Gamma _i}$${\Gamma _r}$${\Gamma _i}$

Ví dụ (một lần nữa mượn từ bài viết)

Tìm trở kháng phức tạp của điểm Z2 trên Biểu đồ Smith bên dưới

URL tới hình ảnh độ phân giải lớn hơn

Giải pháp:

Tìm các vòng tròn tương ứng cho r và x. Các giá trị tương ứng được đặt ở trục ngang (r) và tại vòng tròn lớn xung quanh Giỏ hàng Smith (x) (được đánh dấu bằng mũi tên màu xanh lá cây): r = 1,5, x = -2 (chúng tôi đã thêm dấu trừ vì điểm nằm ở nửa mặt phẳng dưới).
Nhớ nhân với Z0.

$$Z2 \equiv {Z_L} = {Z_0} \cdot z = {Z_0} \cdot (r + j \cdot x) = {Z_0} \cdot r + j \cdot {Z_0} \cdot x = 50 \cdot 1.5 + 50 \cdot j \cdot ( - 2)\,\Omega = 75 - j \cdot 100\,\Omega$$