用史密斯圆图软件做阻抗匹配有六句口诀:先设参数,后选起点,下容上感,左并右串,顺着圆走,往圆心转.

史密斯原图中间的一条横线名为电阻线,由这条线将整个圆图分为两个半圆,上半圆为电感区,下半圆为电容区.

电阻线上有三个重要的点,分别是最左侧的短路点,最右侧的断路点,以及中心的匹配点(一般情况下是50Ω).

天线在特定频率的阻抗在圆图上可以用一个点表示.

这个点可以通过在天线匹配电路上串并联电容或电感来沿着图上的圆圈移动,规则如下:

1.在天线匹配电路上串联电感让点沿着右边为圆心的圆圈顺时针移动,串联电容可以让点沿着右边的圆圈逆时针移动.

2.在天线匹配电路上并联电感让点沿着左边为圆心的圆圈逆时针移动,并联电容可以让点沿着左边为圆心的圆圈顺时针移动.

3.通过移动这个点,使其尽可能接近整个原图的圆形是天线阻抗匹配的目标.

越靠近圆心,驻波比越小,比如圆心那一点是1,也就是说输入端有多少信号,负载端就吸收多少信号,能量100%传递.驻波比1.5,意味着有4%的能量被反射会输入端了.驻波比2,就意味着有11%的能量被反射到输入端了.通常来说,小信号阻抗匹配电路对驻波比要求比较低,达到1.5就算良好匹配了.

接下来举一个简单的匹配例子:

借助一个网页版的史密斯圆图工具:https://www.will-kelsey.com/smith_chart/

频率为432.1MHz,负载阻抗ZL=75-j60,怎么匹配到50欧姆呢?

首先,归一化负载阻抗z=ZL/Z0=1.5-j1.2, 然后标注到圆图上

然后选择L型匹配网络,先并联一个电感,沿着等电纳圆网上走,走到和50欧姆等电阻圆的交点

这样,我们只要沿着50欧姆等电阻圆转到史密斯圆图中心就搞定了,下容,串联一个电容试试。

这个阻抗匹配就完成了。


一个电子工程师的自我修养