CN106372306A - 确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法及装置，该方法，包括：获取负载端阻抗的负载阻抗值和负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值；根据负载阻抗值和特性阻抗值，确定负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数；确定史密斯圆图；分别根据等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，在史密斯圆图上确定出等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆；确定等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆共同的交叉点，将交叉点作为负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。本发明提供了确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法及装置，能够更加简单地确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

Description

确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法及装置。

背景技术

史密斯圆图是在反射系散平面上标绘有归一化输入阻抗(或导纳)等值圆族的计算图，是一款用于电机与电子工程学的图表，可以用于在传输线和某些波导问题中的图解法求解，以避免繁琐的运算。例如：通过史密斯圆图来实现阻抗匹配。在通过史密斯圆图实现阻抗匹配时，一般需要确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

现有技术中，一般通过大量繁琐的复数运算确定出确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置，然后在纸质的史密斯圆图中标示出该位置。现有技术的确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方案比较复杂。

发明内容

本发明实施例提供了确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法及装置，能够更加简单地确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

一方面，本发明实施例提供了一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法，包括：

获取负载端阻抗的负载阻抗值和所述负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值；

根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数；

确定史密斯圆图；

分别根据所述等发射系数圆函数、所述归一化电阻圆函数和所述归一化电抗圆函数，在所述史密斯圆图上确定出所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆；

确定所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆共同的交叉点，将所述交叉点作为所述负载端阻抗在所述史密斯圆图中的位置。

进一步地，所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式一，确定所述负载端阻抗对应的反射系数，其中，所述公式一为：

$T=\frac{Z_1-Z_2}{Z_1+Z_2},$

其中，T为所述反射系数，所述Z₁为所述负载阻抗值，Z₂为所述特性阻抗值；

根据所述反射系数和公式二，确定所述负载端阻抗对应的所述等发射系数圆函数，其中，所述公式二为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\left|T\right|cos\mathrm{\θ}\\ y=\left|T\right|sin\mathrm{\θ}\end{array}\right.,$

其中，|T|为所述反射系数的模。

进一步地，所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式三，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电阻圆函数，其中，所述公式三为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{Z_2}{Z_2+R}cos\mathrm{\θ}+\frac{R}{Z_2+R}\\ y=\frac{Z_2}{Z_2+R}sin\mathrm{\θ}\end{array}\right.$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的实部。

进一步地，所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式四，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电抗圆函数，其中，所述公式四为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\cos \mathrm{\θ}+1\\ y=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\sin \mathrm{\θ}+\frac{1}{\frac{P}{Z_2}}\end{array}\right.,$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，P为所述负载阻抗值的虚部，为的模。

进一步地，所述确定史密斯圆图，包括：

确定所述史密斯圆图的归一化电阻值和所述史密斯圆图的归一化电抗值；

根据所述归一化电阻值和所述归一化电抗值，确定所述史密斯圆图。

另一方面，本发明实施例提供了一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的装置，包括：

获取单元，用于获取负载端阻抗的负载阻抗值和所述负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值；

第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数；

第二确定单元，用于确定史密斯圆图；

第三确定单元，用于分别根据所述等发射系数圆函数、所述归一化电阻圆函数和所述归一化电抗圆函数，在所述史密斯圆图上确定出所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆；

第四确定单元，用于确定所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆共同的交叉点，将所述交叉点作为所述负载端阻抗在所述史密斯圆图中的位置。

进一步地，所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式一，确定所述负载端阻抗对应的反射系数，根据所述反射系数和公式二，确定所述负载端阻抗对应的所述等发射系数圆函数；

其中，所述公式一为：

$T=\frac{Z_1-Z_2}{Z_1+Z_2},$

其中，T为所述反射系数，所述Z₁为所述负载阻抗值，Z₂为所述特性阻抗值；

其中，所述公式二为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\left|T\right|cos\mathrm{\θ}\\ y=\left|T\right|sin\mathrm{\θ}\end{array}\right.,$

其中，|T|为所述反射系数的模。

进一步地，所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式三，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电阻圆函数，其中，所述公式三为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{Z_2}{Z_2+R}cos\mathrm{\θ}+\frac{R}{Z_2+R}\\ y=\frac{Z_2}{Z_2+R}sin\mathrm{\θ}\end{array}\right.$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的实部。

进一步地，所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式四，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电抗圆函数，其中，所述公式四为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\cos \mathrm{\θ}+1\\ y=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\sin \mathrm{\θ}+\frac{1}{\frac{P}{Z_2}}\end{array}\right.,$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，P为所述负载阻抗值的虚部，为的模。

进一步地，所述第二确定单元，用于确定所述史密斯圆图的归一化电阻值和所述史密斯圆图的归一化电抗值，根据所述归一化电阻值和所述归一化电抗值，确定所述史密斯圆图。

在本发明实施例中，获取负载端阻抗的负载阻抗值和传输线的特性阻抗值，根据负载阻抗值和特性阻抗值，确定负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，将这三个函数对应的曲线画到史密斯圆图中，无需进行大量繁琐的复数运算，三个曲线的共同的交叉点就是负载端阻抗在史密斯圆图中的位置，更加简单地确定出了负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的一种史密斯圆图；

图3是本发明一实施例提供的另一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法的流程图；

图4是本发明一实施例提供的另一种史密斯圆图；

图5是本发明一实施例提供的一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的装置的示意图；

图6是本发明一实施例提供的另一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤101：获取负载端阻抗的负载阻抗值和所述负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值；

步骤102：根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数；

步骤103：确定史密斯圆图；

步骤104：分别根据所述等发射系数圆函数、所述归一化电阻圆函数和所述归一化电抗圆函数，在所述史密斯圆图上确定出所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆；

步骤105：确定所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆共同的交叉点，将所述交叉点作为所述负载端阻抗在所述史密斯圆图中的位置。

在本发明实施例中，获取负载端阻抗的负载阻抗值和传输线的特性阻抗值，根据负载阻抗值和特性阻抗值，确定负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，将这三个函数对应的曲线画到史密斯圆图中，无需进行大量繁琐的复数运算，三个曲线的共同的交叉点就是负载端阻抗在史密斯圆图中的位置，更加简单地确定出了负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

在本发明实施例中，等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数可以分别通过以下实施例来确定：

在本发明一实施例中，所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式一，确定所述负载端阻抗对应的反射系数，其中，所述公式一为：

$T=\frac{Z_1-Z_2}{Z_1+Z_2},$

其中，T为所述反射系数，所述Z₁为所述负载阻抗值，Z₂为所述特性阻抗值；

根据所述反射系数和公式二，确定所述负载端阻抗对应的所述等发射系数圆函数，其中，所述公式二为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\left|T\right|cos\mathrm{\θ}\\ y=\left|T\right|sin\mathrm{\θ}\end{array}\right.,$

其中，|T|为所述反射系数的模。

具体的，可以通过一些代码来实现：

％----Executes on button press in pushbutton1.

function pushbutton1_Callback(h0bject,eventdata,handles)

％h0bject handle to pushbutton1(see GCBO)

％eventdata reserved-to be defined in a future version of MATLAB

％handles structure with handles and user data(see GUIDATA)

Zc＝str2num(get(handles.Zc，’string’))；

Zr＝str2num(get(handles.R，’string’))；

Zx＝str2num(get(handles.X，’string’))；

Z_Re＝Zr./Zc；％归一化电阻值

Z_Im＝Zx./Zc；％归一化电抗值

％计算并显示负载端发射系数模值与辅角，驻波系数

Z＝Z_Re+i*Z_Im；

Ref1_Coef＝(Z-1)/(Z+1)；

Ref1_Coef_Re＝real(Ref1_Coef)；

Ref1_Coef_Im＝imag(Ref1_Coef)；

Abs＝sqrt(Ref1_Coef_Re^2+Ref1_Coef_Im^2)；

Ph_temp＝atan(Ref1_Coef_Im/Ref1_Coef_Re)；

If(Ref1_Coef_Re<0)

Phi＝Ph_temp+pi；

Else

Phi＝Ph_temp；

end

rou＝(1+abs)./(1-abs)；

set(handles.abstao,’string’,num2str(abs))；

set(handles.phi,’string’,num2str(phi./pi))；

set(handles.rou,’string’,num2str(rou))；

％画图

DrawZ1(handles,Z_Re,Z_Im,abs,phi)；

在本发明一实施例中，所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式三，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电阻圆函数，其中，所述公式三为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{Z_2}{Z_2+R}cos\mathrm{\&theta;}+\frac{R}{Z_2+R}\\ y=\frac{Z_2}{Z_2+R}sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的实部。

在本发明一实施例中，所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式四，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电抗圆函数，其中，所述公式四为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\cos \mathrm{\&theta;}+1\\ y=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\sin \mathrm{\&theta;}+\frac{1}{\frac{P}{Z_2}}\end{array}\right.,$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的虚部，为的模。

在本发明一实施例中，所述确定史密斯圆图，包括：

确定所述史密斯圆图的归一化电阻值和所述史密斯圆图的归一化电抗值；

根据所述归一化电阻值和所述归一化电抗值，确定所述史密斯圆图。

在本发明实施例中，通过确定史密斯圆图的归一化电阻值和史密斯圆图的归一化电抗值可以确定史密斯圆图的精密程度，为了提高史密斯圆图的精密程度可以选择更多的归一化电阻值和归一化电抗值，并使得归一化电阻值和归一化电抗值的更短一些。举例来说，归一化电阻值分别为0.2、0.5、1、2、5，归一化电抗值分别为0.2、0.5、1、2、5。那么在史密斯圆图中就会显示出归一化电阻值分别为0.2、0.5、1、2、5的参考归一化电阻圆和归一化电抗值分别为0.2、0.5、1、2、5的参考归一化电抗圆，如图2所示，在图2的史密斯圆图中注明了各个参考归一化电阻圆对应的归一化电阻值，以及各个参考归一化电抗圆对应的归一化电抗值。

本发明实施例可以通过以下代码来实现：

Function draw_smith_chart()

％画smith圆图背景

X＝[0.2 0.5 1 2 5]；

R＝[0.2 0.5 1 2 5]；

Alpha＝2*pi*(0:0.1:1)；

％画白色背景

Chart_color＝[0.0 0.0 0.0]；

Patch(cos(alpha),

sin(alpha),’-’,’edgecolor’,chart_color,’facecolor’,get(gca,’color’),’hittest’,’off’)；

Hold on；

Plot([-1 1],[0 0],’color’,chart_color,’hittest’,’off’)；

For rr＝R

Xc＝rr/(1+rr)；％计算圆心位置

Rd＝1/(1+rr)；％计算半径

Plot(xc+rd*cos(alpha),rd*sin(alpha),’-’,’color’,chart_color,’hittest’,’off’)；

End；

For xx＝X

Xc＝1；％计算圆心坐标x

Yc＝1/xx；％计算圆心坐标y

Rd＝1/xx；％计算半径

Alpha_xx＝2*atan(xx)*(0:0.01:1)；％圆弧范围内取值

Plot(x-rd*sin(alpha_xx),yc-rd*cos(alpha_xx),’-’,’color’,chart_color,’hittest’,’off’)；

Plot(x-rd*sin(alpha_xx),-yc+rd*cos(alpha_xx),’-’,’color’,chart_color,’hittest’,’off’)；

End

％在圆图上标注

Z_text_color＝[0.5 0 0]；

Y_text_color＝[0 0 0.5]；

For rr＝R

Xc＝rr/(1+rr)；

Rd＝1/(1+rr)；

Text(xc-rd,0,num2str(rr,’％.1f’)),···

’horizontalalignment’,’left’,’verticalalignment’,’bootom’,···

’color’,Z_text_color,’rotation’,90,’hittest’,’off’)；

End；

For xx＝X

Alpha_xx＝2*atan(1/xx)；

Test(1.1*cos(alpha_xx),1.1*sin(alpha_xx),num2str(xx,’+％.1f’),···

’horizontalalignment’,’center’,’verticalalignment’,’middle’,···

’color’,Z_text_color,’hittest’,’off’)；

Test(1.1*cos(alpha_xx),1.1*sin(alpha_xx),num2str(xx,’-％.1f’),···

’horizontalalignment’,’center’,’verticalalignment’,’middle’,···

’color’,Z_text_color,’hittest’,’off’)；

End；

Test(-1.1,0,’0.0’,···

’horizontalalignment’,’center’,’verticalalignment’,’middle’,···

’color’,Z_text_color,’hittest’,’off’)；

Test(1.1,0,’\infty’,···

’horizontalalignment’,’center’,’verticalalignment’,’middle’,···

’color’,Z_text_color,’hittest’,’off’)；

Hold off；

Axis image；

如图3所示，本发明实施例提供了一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤301：获取负载端阻抗的负载阻抗值和负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值。

举例来说，负载阻抗值为Z₁＝R+jPΩ，其中，R可以为75，P可以为50，特性阻抗值可以为Z₂＝50Ω。

其中，R为负载阻抗的负载电阻，P为负载阻抗的负载电抗。

这里的负载阻抗值和特性阻抗值可以是外部输入的。

步骤302：根据负载阻抗值、特性阻抗值和公式一，确定负载端阻抗对应的反射系数。

其中，所述公式一为：

$T=\frac{Z_1-Z_2}{Z_1+Z_2},$

其中，T为所述反射系数，所述Z₁为所述负载阻抗值，Z₂为所述特性阻抗值；

举例来说，基于上述的Z₁和Z₂，可以计算出T的模|T|为0.41523，T的辅角为0.2313π。

另外，还可以根据反射系数和公式五计算出驻波系数，其中，公式五为：

其中，ρ为驻波系数。驻波系数可以用于负载端的阻抗匹配。

步骤303：根据反射系数和公式二，确定负载端阻抗对应的等发射系数圆函数。

其中，所述公式二为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\left|T\right|cos\mathrm{\&theta;}\\ y=\left|T\right|sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.,$

其中，|T|为所述反射系数的模。

举例来说，基于上述的反射系数T，确定出等发射系数圆函数为

$\left\{\begin{array}{c}x=0.41523cos\mathrm{\&theta;}\\ y=0.41523sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right..$

步骤304：根据负载阻抗值、特性阻抗值和公式三，确定负载端阻抗对应的归一化电阻圆函数。

其中，所述公式三为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{Z_2}{Z_2+R}cos\mathrm{\&theta;}+\frac{R}{Z_2+R}\\ y=\frac{Z_2}{Z_2+R}sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的实部。

举例来说，基于上述的特性阻抗值Z₂＝50Ω和负载阻抗值的实部R＝75，确定负载端阻抗对应的归一化电阻圆函数为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{50}{50+75}cos\mathrm{\&theta;}+\frac{75}{50+75}=\frac{2}{5}cos\mathrm{\&theta;}+\frac{3}{5}\\ y=\frac{50}{50+75}\sin \mathrm{\&theta;}=\frac{2}{5}sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right..$

步骤305：根据负载阻抗值、特性阻抗值和公式四，确定负载端阻抗对应的归一化电抗圆函数。

其中，所述公式四为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\cos \mathrm{\&theta;}+1\\ y=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\sin \mathrm{\&theta;}+\frac{1}{\frac{P}{Z_2}}\end{array}\right.,$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，P为负载阻抗值的虚部，为的模。

举例来说，基于上述的特性阻抗值Z₂＝50Ω和负载阻抗值的虚部P＝50，确定出进而确定负载端阻抗对应的归一化电抗圆函数为：

$\left\{\begin{array}{c}x=cos\mathrm{\&theta;}+1\\ y=sin\mathrm{\&theta;}+1\end{array}\right..$

步骤306：确定史密斯圆图的归一化电阻值和史密斯圆图的归一化电抗值。

举例来说，归一化电阻值分别为0.2、0.5、1、2、5，归一化电抗值分别为0.2、0.5、1、2、5。

步骤307：根据归一化电阻值和归一化电抗值，确定史密斯圆图。

举例来说，根据归一化电阻值分别为0.2、0.5、1、2、5，归一化电抗值分别为0.2、0.5、1、2、5，确定出史密斯圆图如图2所示。

步骤308：分别根据等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，在史密斯圆图上确定出等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆。

具体地，根据等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，在史密斯圆图上画出等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆这三条曲线。

举例来说，针对以上确定出的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，在图2中的史密斯圆图上画出等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆这三条曲线，如图4所示，这三条曲线相较于共同的交叉点A。

本发明实施例可以通过以下代码来实现：

Function DrawZ1(handles,Z_Re,Z_Im,absl,ph)

Cla

Draw_smith_chart()；

Refresh；

Hold on；

Draw_real_part(handles,Z_Re)；

Pause(0.9)；

Draw_imag_part(handles,Z_Im,absl,ph)；

Pause(0.9)；

Draw_Ratio(handles,absl)；

Pause(0.3)；

Function Draw_Ratio(handles,absl)

％画等反射系数圆

Theta＝0:pi/500:2*pi；

X_zIN＝absl*cos(theta)；

y_zIN＝absl*sin(theta)；

plot(x_zIn,y_zIn,’r’,···

’linewidth’,2,’markersize’,20)；

Function Draw_Real_Part(handles,Z_Re)

％画归一化电阻圆

Theta＝0:pi/500:2*pi；

C_X＝Z_Re/(1+Z_Re)；

r＝1/(1+Z_Re)；

x_g＝r*cos(theta)+C_X；

y_g＝r*sin(theta)；

plot(x_g,y_g’b’,···

’linewidth’,2,’markersize’,20)；

Function Draw_Real_Part(handles,Z_Im,absl,ph)

％画归一化电抗圆，并标注位置

Label＝’z_{in}’；

Theta＝0:pi/500:2*pi；

C_X＝1；

C_Y＝1/Z_Im；

r＝1/(abs(Z_Im))；

x_g＝r*cos(theta)+C_X；

y_g＝r*sin(theta)+C_Y；

index＝find((x_g.^2+y_g.^2)<＝1)；

x＝x_g(index)；

y＝y_g(index)；

plot(x,y,’g’,absl*cos(ph),absl*sin(ph),’k’,···

’linewidth’,2,’markersize’,20)；

Text(absl*cos(Ph),absl*sin(ph),label,···

’fontsize’,12,’fontunits’,’normalized’)；

步骤309：确定等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆共同的交叉点，将交叉点作为负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

基于负载端阻抗在史密斯圆图中的位置可以更加方便地对负载端和传输线进行阻抗匹配。

具体地，可以使用电容电感器件进行阻抗匹配，在史密斯圆图上的可以遵循下面四个规则：

1)沿着恒电阻圆顺时针走表示增加串联电感；

2)沿着恒电阻圆逆时针走表示增加串联电容；

3)沿着恒电导圆顺时针走表示增加并联电容；

4)沿着恒电导圆逆时针走表示增加并联电感。

以图4为例，等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆相交于共同的交叉点A，点A为负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

在本发明实施例中，本发明实施例提供的一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法可以通过Matlab软件来实现。

在本发明实施例中，确定出史密斯圆图，并在史密斯圆图上画出负载端阻抗对应的等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆，解决传统的纸质版的史密斯圆图存在的携带不便、无法重复使用、精度不高等问题，用户可以对根据需要确定出需要自由配置史密斯圆图，以获得相应精度的史密斯圆图。

如图5、图6所示，本发明实施例提供了一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图5所示，为本发明实施例提供的一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的装置所在设备的一种硬件结构图，除了图3所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图6所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。本实施例提供的一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的装置，包括：

获取单元601，用于获取负载端阻抗的负载阻抗值和所述负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值；

第一确定单元602，用于根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数；

第二确定单元603，用于确定史密斯圆图；

第三确定单元604，用于分别根据所述等发射系数圆函数、所述归一化电阻圆函数和所述归一化电抗圆函数，在所述史密斯圆图上确定出所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆；

第四确定单元605，用于确定所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆共同的交叉点，将所述交叉点作为所述负载端阻抗在所述史密斯圆图中的位置。

在本发明一实施例中，所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式一，确定所述负载端阻抗对应的反射系数，根据所述反射系数和公式二，确定所述负载端阻抗对应的所述等发射系数圆函数；

其中，所述公式一为：

$T=\frac{Z_1-Z_2}{Z_1+Z_2},$

其中，T为所述反射系数，所述Z₁为所述负载阻抗值，Z₂为所述特性阻抗值；

其中，所述公式二为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\left|T\right|cos\mathrm{\&theta;}\\ y=\left|T\right|sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.,$

其中，|T|为所述反射系数的模。

在本发明一实施例中，所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式三，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电阻圆函数，其中，所述公式三为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{Z_2}{Z_2+R}cos\mathrm{\&theta;}+\frac{R}{Z_2+R}\\ y=\frac{Z_2}{Z_2+R}sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的实部。

在本发明一实施例中，所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式四，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电抗圆函数，其中，所述公式四为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\cos \mathrm{\&theta;}+1\\ y=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\sin \mathrm{\&theta;}+\frac{1}{\frac{P}{Z_2}}\end{array}\right.,$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，P为所述负载阻抗值的虚部，为的模。

在本发明一实施例中，所述第二确定单元，用于确定所述史密斯圆图的归一化电阻值和所述史密斯圆图的归一化电抗值，根据所述归一化电阻值和所述归一化电抗值，确定所述史密斯圆图。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，获取负载端阻抗的负载阻抗值和传输线的特性阻抗值，根据负载阻抗值和特性阻抗值，确定负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，将这三个函数对应的曲线画到史密斯圆图中，无需进行大量繁琐的复数运算，三个曲线的共同的交叉点就是负载端阻抗在史密斯圆图中的位置，更加简单地确定出了负载端阻抗在史密斯圆图中的位置。

2、在本发明实施例中，确定出史密斯圆图，并在史密斯圆图上画出负载端阻抗对应的等发射系数圆、归一化电阻圆和归一化电抗圆，解决传统的纸质版的史密斯圆图存在的携带不便、无法重复使用、精度不高等问题，用户可以对根据需要确定出需要自由配置史密斯圆图，以获得相应精度的史密斯圆图。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的方法，其特征在于，包括：

获取负载端阻抗的负载阻抗值和所述负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值；

根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数；

确定史密斯圆图；

分别根据所述等发射系数圆函数、所述归一化电阻圆函数和所述归一化电抗圆函数，在所述史密斯圆图上确定出所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆；

确定所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆共同的交叉点，将所述交叉点作为所述负载端阻抗在所述史密斯圆图中的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式一，确定所述负载端阻抗对应的反射系数，其中，所述公式一为：

$T=\frac{Z_1-Z_2}{Z_1+Z_2},$

其中，T为所述反射系数，所述Z₁为所述负载阻抗值，Z₂为所述特性阻抗值；

根据所述反射系数和公式二，确定所述负载端阻抗对应的所述等发射系数圆函数，其中，所述公式二为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\left|T\right|\cos \mathrm{\&theta;}\\ y=\left|T\right|\sin \mathrm{\&theta;}\end{array}\right.,$

其中，|T|为所述反射系数的模。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式三，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电阻圆函数，其中，所述公式三为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{Z_2}{Z_2+R}cos\mathrm{\&theta;}+\frac{R}{Z_2+R}\\ y=\frac{Z_2}{Z_2+R}sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的实部。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数，包括：

根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式四，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电抗圆函数，其中，所述公式四为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\cos \mathrm{\&theta;}+1\\ y=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\sin \mathrm{\&theta;}+\frac{1}{\frac{P}{Z_2}}\end{array}\right.,$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，P为所述负载阻抗值的虚部，为的模。

5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，

所述确定史密斯圆图，包括：

确定所述史密斯圆图的归一化电阻值和所述史密斯圆图的归一化电抗值；

根据所述归一化电阻值和所述归一化电抗值，确定所述史密斯圆图。

6.一种确定负载端阻抗在史密斯圆图中的位置的装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取负载端阻抗的负载阻抗值和所述负载端阻抗对应的传输线的特性阻抗值；

第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值和所述特性阻抗值，确定所述负载端阻抗对应的等发射系数圆函数、归一化电阻圆函数和归一化电抗圆函数；

第二确定单元，用于确定史密斯圆图；

第三确定单元，用于分别根据所述等发射系数圆函数、所述归一化电阻圆函数和所述归一化电抗圆函数，在所述史密斯圆图上确定出所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆；

第四确定单元，用于确定所述等发射系数圆、所述归一化电阻圆和所述归一化电抗圆共同的交叉点，将所述交叉点作为所述负载端阻抗在所述史密斯圆图中的位置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式一，确定所述负载端阻抗对应的反射系数，根据所述反射系数和公式二，确定所述负载端阻抗对应的所述等发射系数圆函数；

其中，所述公式一为：

$T=\frac{Z_1-Z_2}{Z_1+Z_2},$

其中，T为所述反射系数，所述Z₁为所述负载阻抗值，Z₂为所述特性阻抗值；

其中，所述公式二为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\left|T\right|cos\mathrm{\&theta;}\\ y=\left|T\right|sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.,$

其中，|T|为所述反射系数的模。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式三，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电阻圆函数，其中，所述公式三为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{Z_2}{Z_2+R}cos\mathrm{\&theta;}+\frac{R}{Z_2+R}\\ y=\frac{Z_2}{Z_2+R}sin\mathrm{\&theta;}\end{array}\right.$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，R为所述负载阻抗值的实部。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述第一确定单元，用于根据所述负载阻抗值、所述特性阻抗值和公式四，确定所述负载端阻抗对应的所述归一化电抗圆函数，其中，所述公式四为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\cos \mathrm{\&theta;}+1\\ y=\frac{1}{\left|\frac{P}{Z_2}\right|}\sin \mathrm{\&theta;}+\frac{1}{\frac{P}{Z_2}}\end{array}\right.,$

其中，Z₂为所述特性阻抗值，P为所述负载阻抗值的虚部，为的模。

10.根据权利要求6-9中任一所述的装置，其特征在于，

所述第二确定单元，用于确定所述史密斯圆图的归一化电阻值和所述史密斯圆图的归一化电抗值，根据所述归一化电阻值和所述归一化电抗值，确定所述史密斯圆图。