在斯密斯圓圖中查出天線的復(fù)數(shù)阻抗

1、在斯密斯圓圖中查出天線的復(fù)數(shù)阻抗-駐波 拿同軸電纜說事，同軸電纜中的入射波反射波會疊加的，延軸線標(biāo)的目的上，有的地方會加強，有的電方會疊加抵消減弱，這就是駐波。 疊加無上的地方以及最低的地方比值就是駐波比。 有1個器件叫定向耦合器，有點像變壓器，一般有四個端子，其中兩個端子串接在同軸電纜中，基本不影響原連接的機能。另兩個端子會檢測出 入射波以及 反射波，然后入射波以及 反射波分別檢波濾波的一直流電壓，用兩個表頭量這連個電壓，就獲患上入射電壓以及反射電壓的幅值。這就是駐波表 駐波比=（1 反射比）/（1-反射比） 反射比=反射波/入射波 -斯密斯圓圖，smith chart 拿同軸電纜說事，同軸

2、電纜有一始端，有一結(jié)尾，結(jié)尾連一負(fù)載電阻（復(fù)數(shù)的），旌旗燈號由始端打入。 反射現(xiàn)象發(fā)生，有反射波，有入射波，都用復(fù)數(shù)電壓表達。 反射波以及入射波的復(fù)數(shù)電壓比值還是復(fù)數(shù)。這個復(fù)數(shù)比值的實部以及虛部畫在90度角坐標(biāo)上。因為反射電壓在無源器件中不成能大于入射電壓，所以這個復(fù)數(shù)比值畫在90度角坐標(biāo)上的點不成能跨越單位圓。然后按照 入射電壓/ 反射電壓=（負(fù)載阻抗-特征阻抗）/（負(fù)載阻抗 特征阻抗） 把相對于應(yīng)的負(fù)載阻抗也畫在這個圓里，這就是赫赫有名的斯密斯圓圖 此刻我們就有了測天線阻抗的方法了，只要測出天線饋線中的入射電壓以及反射電壓復(fù)數(shù)值我就能夠在斯密斯圓圖中查出天線的復(fù)數(shù)阻抗了。這就是矢量分析呀。

3、 意見計算完全不消斯密斯圓圖，斯密斯圓圖的用法就使用來理解高頻物理現(xiàn)象的。 -旌旗燈號頻譜特征，器件頻譜特征 周期變化的肆意波形的旌旗燈號均可以用一組頻率為等距離的正弦波來疊加合成。 非周期變化的肆意波形的旌旗燈號均可以用一組頻率為持續(xù)的正弦波來疊加合成。 那末用來合成旌旗燈號用的那些正弦波的每1個頻率分量的幅值，把它按頻率的差別畫在90度角坐標(biāo)里，橫軸是頻率，縱軸是幅值，這個90度角坐標(biāo)里的曲線就是這個旌旗燈號的頻譜特征線。 數(shù)學(xué)三角函數(shù)中，有如許一論斷，兩正弦波相乘然后取均等值（兩正弦波上逐個點相乘然后取均等數(shù)），只有當(dāng)兩正弦波完全同頻率時，這個均等值才不為零，差別頻率的都為零。 又如上的

4、論斷，人們就造出了頻譜分析儀。 頻譜分析儀中有一持續(xù)掃描用正弦波旌旗燈號發(fā)生器，用這個旌旗燈號與被測旌旗燈號混頻（相乘），然后用一檢波電路再用一電容濾波，獲患上的就是該點頻的頻譜幅值，正弦波旌旗燈號發(fā)生器持續(xù)掃描，就能夠畫出被測旌旗燈號的頻譜。 有1個人，法國的叫福利葉，這小子不太懂計算機， 他在世的時辰都沒見他摸過計算機 （沒有計算機），居然搞出這種算法。此刻的數(shù)字示波器都有頻譜分析功效，將旌旗燈號實時采集，然后用差別頻率的正弦旌旗燈號在計算機里算，生成頻譜，不外這種辦法指標(biāo)都作的不太好。 器件頻譜特征，就是用上邊的辦法來描寫 被測器件而不是旌旗燈號，頻譜分析儀都需要1個單獨患上掃頻發(fā)生器，

5、叫啥子跟蹤發(fā)生器才氣測器件的頻譜特征。 器件頻譜特征實際就是白噪聲旌旗燈號（頻率身分分布勻稱的）路程經(jīng)過過程被測器件后，獲患上的旌旗燈號的頻譜。 陷波表，掃頻儀，nwt7都是測器件頻譜特征的。 正弦波頻譜分析不是獨一的，還有效許多多少參差不齊的啥子波形去混頻也患上出個啥子譜，叫小波分析啥子的。 -S 參量: S 參量包孕四個值， 11，21，12，22，都是復(fù)數(shù)的 1個二端口收集（二端口電路） 拿放大器說事， 放大器有兩個端口，輸入端，輸出端， 當(dāng)高頻旌旗燈號輸入到放大器的輸入端，放大器輸出端接般配電阻。 這時 輸入旌旗燈號的入射波與反射波的比值就是 S11 輸出旌旗燈號與輸入旌旗燈號的入射波

6、的比值就是 S21 實際就是放大器的放大倍數(shù) 當(dāng)高頻旌旗燈號輸入到放大器的輸出端，放大器輸入端接般配電阻。 這時 輸入旌旗燈號的入射波與反射波的比值就是 S22 輸出旌旗燈號與輸入旌旗燈號的入射波的比值就是 S12 實際就是放大器的斷絕度 -矢量分析，VNA 此刻看看矢量分析也沒啥，可以把它當(dāng)成1個有掃頻發(fā)生的矢量的駐波表，矢量的掃頻儀了。是用來丈量器件的頻率特征的攝譜儀。 原理也簡略，找個旌旗燈號發(fā)生器，找個駐波表，駐波內(nèi)外不是有個定向耦合器嗎，把耦合器的二極管拆下來，不讓他檢波，也就是要它測出復(fù)數(shù)的入射波以及反射波，再找兩個復(fù)數(shù)電壓表測入射波以及反射波的復(fù)數(shù)電壓值（有兩個表頭的，1個顯示幅

7、值，另1個顯示相角，很貴的東西，見不到的）。然后入射波以及反射波算出比值（還是復(fù)數(shù)），這個比值畫在斯密斯圓圖里，查出負(fù)載的復(fù)數(shù)阻抗，試驗結(jié)束。換下1個頻點重復(fù)上邊丈量。 專業(yè)的VNA 都是給出 丈量的S 參量與 頻率的瓜葛 VNA為啥子能測天線，就是因為它就是1個矢量的駐波表，駐波表側(cè)出來的駐波值就是 VNA側(cè)出的S11 的絕對于值，但駐波值以及S11 的絕對于值有一變換瓜葛，這就是為啥子駐波表的表盤不是線性的要從新畫刻度。 VNA還可以測天線的增益，VNA 的1個端口接被測天線，另一端口接一標(biāo)準(zhǔn)天線，那末 S21 的絕對于值就是被測天線的增益-標(biāo)準(zhǔn)天線的增益（注意這搭值都用dB暗示）。學(xué)習(xí)矢

8、量分析，需要知道的幾個基本概念 高頻電子的名詞解釋 通俗版，原創(chuàng)wanglei72王雷，請指正。老人們都說高頻電子看不見，摸不著。上個世紀(jì)剛開始有無線電時，人們認(rèn)為調(diào)試本機震蕩電路那是要靠運氣，得提前到教堂禱告。數(shù)學(xué)理論的發(fā)展超前于實際物理器件的應(yīng)用，一兩百年前人們知道的數(shù)學(xué)知識被現(xiàn)在的人們用物理的辦法發(fā)揮的淋漓盡致。高頻微波電子技術(shù)的應(yīng)用也離不開數(shù)學(xué)，國際認(rèn)可的放大器不穩(wěn)定諧振點由K參數(shù)決定。高頻放大器的特性完全由S參數(shù)決定。城市樓宇間空中反復(fù)彈射的無線電波也被人們找到了他的數(shù)學(xué)統(tǒng)計規(guī)律。高速的模擬數(shù)字量轉(zhuǎn)換和高速的計算機矢量（浮點）計算能力，完全把空中的電波由于建筑物、地面等反射時間差實時

9、計算出來，能把由于寬帶信號中不同頻率成分由于空氣介質(zhì)的不均勻與非線性造成的時間不同步計算出來。十幾年前人們對G赫茲的通訊還停留在點對點的方式，現(xiàn)在的國際電工協(xié)會，已經(jīng)把 60G 赫茲，做為城市覆蓋通訊的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用范圍。人們已經(jīng)把電路板上的銅線條里的電流控制得就像玩保齡球一樣精準(zhǔn)。皮秒時間的電壓測量（就是時域反射分析）將高速電路板的線條寬度，拐角，過孔都給當(dāng)球玩了。名詞解釋，通俗版的。（搞笑的）現(xiàn)在重新定義什么是Ham：Ham ，業(yè)余無線電玩家，只要空中有的0 赫茲到60GHz信號（暫定）統(tǒng)統(tǒng)玩。包括高能粒子如 麻雀，飛機，導(dǎo)彈。我就在長春一ham前輩家里發(fā)現(xiàn)轟炸機的油箱，注意，違法的不干。-集總

10、參數(shù)器件，分布參數(shù)器件：器件的機械尺寸與器件內(nèi)所通過的電信號的波長相比， 如遠(yuǎn)小于一個數(shù)量級就是集總參數(shù)器件，是電阻的就是電阻，是電容，電感的還是電容，電感。也就是這個器件的阻容感都在器件的集中部分，器件 的管腿導(dǎo)線等的阻容感忽略。如在同一個數(shù)量級內(nèi)（大約的，不是絕對的），就可以認(rèn)為這個器件是分布參數(shù)器件。器件中好多分散在機械結(jié)構(gòu)中原來被忽略的阻容感都要工作了。被看作是分布參數(shù)器件的管腿就不能忽略了。 這時低頻應(yīng)用見不到的器件就來了了，如諧振腔，槽路，同軸電纜，微帶線。電力線傳輸 50赫茲工頻電，超過幾千公里就要考慮分布參數(shù)了，有可能駐波大了，發(fā)電廠會燒了。我們現(xiàn)實應(yīng)用中，電路中只要有幾十兆的

11、信號，應(yīng)用時都得小心了，常規(guī)的看作集總參數(shù)器件的應(yīng)用方法就有些不靈了，萬用表等只能當(dāng)作參考工具了，示波器都力不從心了。各種陷波表，掃頻儀，頻譜分析儀，矢量分析儀VNA，時間反射傳輸分析儀TDR/TDT都登場了。 -同軸電纜，微帶線，槽路，諧振腔：這些都是分布參數(shù)器件，就是分散在機械結(jié)構(gòu)中阻容感構(gòu)成了這個器件。這些器件是為了簡化高頻應(yīng)用而提出來的，高頻中好多復(fù)雜因素在這個器件中都被簡化了，只被看成是一個特殊的通路，這個通路用特性阻抗的概念來定義。同軸電纜，微帶線，在很寬的頻率范圍這個簡化的特性阻抗都是有效的槽路，諧振腔，有點不同于同軸電纜，微帶線。槽路，諧振腔是在某個相對很窄的頻點可以用特性阻抗

12、的概念來定義。-特性阻抗，是傳輸通路等效的電阻，純電阻的意義。簡單理解為，如果傳輸通路（如同軸電纜）無限長，用萬用表量電阻擋測兩金屬端（同軸電纜的心線和皮），測出來的電阻就是它的特性阻抗。無限長是不可能的，因為不可能有無限長的電纜。多長算無限長，30萬公里，信號1秒多鐘（考慮速度系數(shù)）就走到頭了，這一秒內(nèi)萬用表要完成測量。所以對很短的傳輸線的特性阻抗，測量要快。現(xiàn)在都是皮秒時間測量了，信號一個皮秒走不到一毫米?，F(xiàn)在的電路板上的高速通路微帶線要用時域分析儀來測他的性能了。要不就不干活。-復(fù)數(shù)阻抗 X+jY 或 ab 歐姆定律中，直流電壓和電流的比值是純電阻，正弦波電壓和電流的比值就是復(fù)數(shù)電阻正弦

13、波電壓和電流如通過純電阻，正弦波電壓和電流是同相位的，正弦波電壓和電流如通過純電感或電容，正弦波電壓和電流是不同相位，差90度。數(shù)學(xué)中用復(fù)數(shù)的符號 i （工程上用 j ）代表 90度的相位差，正弦波電壓和電流如通過電阻+電感或電容，正弦波電壓和電流是不同相位，我們就用X+jY方式表達這個電阻+電感或電容結(jié)構(gòu)，X是純電阻的值，Y是純電感或電容的值。有時也用ab的方式表達， a是復(fù)數(shù)的模，b是復(fù)數(shù)的角。-入射波，反射波高頻傳輸通路中有一種現(xiàn)象，拿同軸電纜說事：如果同軸電纜的末端連接一純電阻，這個純電阻的阻值與同軸電纜的特性阻抗相同，那么這時同軸電纜等效成無限長，同軸電纜始端也是這個純電阻的阻值。這

14、時同軸電纜中延軸線方向高頻電壓是處處相等，處于行波狀態(tài)。如果同軸電纜的末端沒有連接如上的那個純電阻，開路，短路，電容，電感，混合的，這個時候，一種現(xiàn)象發(fā)生了，高頻信號延軸線方向以低于光速走到這個末端時，信號會彈射回來。這個彈射回來的信號叫反射波，那個從始端來的信號叫入射波。如果起始端有一和同軸電纜的特性阻抗相同的純電阻，反射回來的波就被這個電阻吸收了，如果不是這樣，那么就復(fù)雜了，信號會來回的反射。為了精確描述正弦信號完整信息，入射波和反射波，都用復(fù)數(shù)電壓的形式表達，復(fù)數(shù)的模量為電壓的幅值，復(fù)角為相對一參考信號的相移關(guān)系。這個復(fù)數(shù)表達的電壓就是矢量電壓，我們普通的電壓表就是標(biāo)量電壓表。矢量電壓有

15、專業(yè)的電壓表，但都是同時測高頻信號電壓，都是其中的一個電壓作參考電壓，來測另一個電壓。這就是矢量測量，也就是矢量分析。而且電壓和阻抗的關(guān)系如下：入射電壓/ 反射電壓=（負(fù)載阻抗-特性阻抗）/（負(fù)載阻抗+特性阻抗）電壓與阻抗都用復(fù)數(shù)表達（矢量表達）-駐波拿同軸電纜說事，同軸電纜中的入射波反射波會疊加的，延軸線方向上，有的地方會加強，有的電方會疊加抵消削弱，這就是駐波。疊加最高的地方和最低的地方比值就是駐波比。有一個器件叫定向耦合器，有點像變壓器，一般有四個端子，其中兩個端子串接在同軸電纜中，基本不影響原連接的性能。另兩個端子會檢測出 入射波 和 反射波，然后入射波 和 反射波分別檢波濾波的一直流

16、電壓，用兩個表頭量這連個電壓，就得到入射電壓和反射電壓的幅值。這就是駐波表駐波比=（1+反射比）/（1-反射比）反射比=反射波/入射波 -斯密斯圓圖，smith chart 拿同軸電纜說事，同軸電纜有一始端，有一末端，末端連一負(fù)載電阻（復(fù)數(shù)的），信號由始端打入。反射現(xiàn)象發(fā)生，有反射波，有入射波，都用復(fù)數(shù)電壓表達。反射波和入射波的復(fù)數(shù)電壓比值還是復(fù)數(shù)。這個復(fù)數(shù)比值的實部和虛部畫在直角坐標(biāo)上。因為反射電壓在無源器件中不可能大于入射電壓，所以這個復(fù)數(shù)比值畫在直角坐標(biāo)上的點不可能超過單位圓。然后根據(jù)入射電壓/ 反射電壓=（負(fù)載阻抗-特性阻抗）/（負(fù)載阻抗+特性阻抗）把相對應(yīng)的負(fù)載阻抗也畫在這個圓里，這

17、就是大名鼎鼎的斯密斯圓圖現(xiàn)在我們就有了測天線阻抗的方法了，只要測出天線饋線中的入射電壓和反射電壓復(fù)數(shù)值我就可以在斯密斯圓圖中查出天線的復(fù)數(shù)阻抗了。這就是矢量分析呀。理論計算完全不用斯密斯圓圖，斯密斯圓圖的用處就使用來理解高頻物理現(xiàn)象的。-信號頻譜特性，器件頻譜特性周期變化的任意波形的信號都可以用一組頻率為等間隔的正弦波來疊加合成。非周期變化的任意波形的信號都可以用一組頻率為連續(xù)的正弦波來疊加合成。那么用來合成信號用的那些正弦波的每一個頻率分量的幅值，把它按頻率的不同畫在直角坐標(biāo)里，橫軸是頻率，縱軸是幅值，這個直角坐標(biāo)里的曲線就是這個信號的頻譜特性線。數(shù)學(xué)三角函數(shù)中，有這樣一結(jié)論，兩正弦波相乘然

18、后取平均值（兩正弦波上逐個點相乘然后取平均數(shù)），只有當(dāng)兩正弦波完全同頻率時，這個平均值才不為零，不同頻率的都為零。又如上的結(jié)論，人們就造出了頻譜分析儀。頻譜分析儀中有一連續(xù)掃描用正弦波信號發(fā)生器，用這個信號與被測信號混頻（相乘），然后用一檢波電路再用一電容濾波，得到的就是該點頻的頻譜幅值，正弦波信號發(fā)生器連續(xù)掃描，就可以畫出被測信號的頻譜。有一個人，法國的叫福利葉，這小子不太懂計算機， 他活著的時候都沒見他摸過計算機 （沒有計算機），居然搞出這種算法?，F(xiàn)在的數(shù)字示波器都有頻譜分析功能，將信號實時采集，然后用不同頻率的正弦信號在計算機里算，生成頻譜，不過這種辦法指標(biāo)都作的不太好。器件頻譜特性，就

19、是用上面的辦法來描述 被測器件而不是信號，頻譜分析儀都需要一個單獨得掃頻發(fā)生器，叫什么跟蹤發(fā)生器才能測器件的頻譜特性。器件頻譜特性實際就是白噪聲信號（頻率成分分布均勻的）通過被測器件后，得到的信號的頻譜。陷波表，掃頻儀，nwt7都是測器件頻譜特性的。正弦波頻譜分析不是唯一的，還有用好多亂七八糟的什么波形去混頻也得出個什么譜，叫小波分析什么的。-S 參數(shù): S 參數(shù)包括四個值， 11，21，12，22，都是復(fù)數(shù)的一個二端口網(wǎng)絡(luò)（二端口電路）拿放大器說事，放大器有兩個端口，輸入端，輸出端，當(dāng)高頻信號輸入到放大器的輸入端，放大器輸出端接匹配電阻。 這時輸入信號的入射波與反射波的比值就是 S11輸出信

20、號與輸入信號的入射波的比值就是 S21 實際就是放大器的放大倍數(shù)當(dāng)高頻信號輸入到放大器的輸出端，放大器輸入端接匹配電阻。這時輸入信號的入射波與反射波的比值就是 S22輸出信號與輸入信號的入射波的比值就是 S12 實際就是放大器的隔離度-矢量分析，VNA現(xiàn)在看看矢量分析也沒啥，可以把它當(dāng)成一個有掃頻發(fā)生的矢量的駐波表，矢量的掃頻儀了。是用來測量器件的頻率特性的儀器。原理也簡單，找個信號發(fā)生器，找個駐波表，駐波表里不是有個定向耦合器嗎，把耦合器的二極管拆下來，不讓他檢波，也就是要它測出復(fù)數(shù)的入射波和反射波，再找兩個復(fù)數(shù)電壓表測入射波和反射波的復(fù)數(shù)電壓值（有兩個表頭的，一個顯示幅值，另一個顯示相角，很貴的東西，見不到的）。然后入射波和反射波算出比值（還是復(fù)數(shù)），這個比值畫在斯密斯圓圖里，查出負(fù)載的復(fù)數(shù)阻抗，測試結(jié)束。換下一個頻點重復(fù)上面測量。專業(yè)的VNA 都是給出 測量的S 參數(shù)與 頻率的關(guān)系VNA為什么能測天線，就是因為它就是一個矢量的駐波表，駐波表側(cè)出來的駐波值就是 VNA側(cè)出的S11 的絕對值，但駐波值和S11 的絕對值有一變換關(guān)系，這就是為什么駐波表的表盤不是線性的要從新畫刻度。VNA還可以測天線的增益，VNA 的一個端口接被測天線，另一端口接一標(biāo)