Smith Chart Data Okuma ve Yorumlama için İleri Teknikler

Smith Chart'ı Anlamak

1939 yılında Phillip H. Smith tarafından icat edilen Smith Chart, bu parametrelerin sürekli tepkinin çevrelerini ve kateltme boyutunu temsil eden bir birim içinde çizerek, Smith Chart'ın karmaşık bir şekilde temsil edilmesi ve yansıma katlanması için gereklidir.

Onun özünde, Smith Chart, doğrulu yük ve Z0'ın (tabii) normalleştirilmiş bir dürtü düzleme benzediğini haritalar.The yansıma katsayısı ⁇ = (Z – Z0) / (Z + Z0), Z'nin gerçek eksenden gelen açılardan ve Z0'ın doğrultıcı olduğunu gösterir (horizontal 50 ULL).

Birçok mühendis Smith Chart'ı basit bir dürtü eşleştirme için kullanıyor olsa da, gelişmiş kullanıcılar devre davranışına derin bir fikir çıkarma yeteneğini kullanırlar. Bu makale, Smith Chart verilerini okumak ve yorumlamak için ileri teknikler kapsar, modern RF tasarımında pratik uygulama üzerine vurgulanır.

Reading Smith Chart Data için İleri Teknikler

Constant Direniş ve Reaksiyon Çemberleri Kullanın

Smith Chart, eğrilerin iki veyatogonal ailelerinden inşa edilmiştir: Sürekli direniş çevreleri ve sürekli tepkili yaylar.Her noktada bir direniş çemberinin kesiştiği ve bir tepki türü ark. Gelişmiş kullanıcılar bu aileleri anında tanımayı öğrenir, hesaplamadan önce hızlı bir şekilde kimlik tanımasını sağlar.

Sürekli direniş çevreleri normalleştirilmiş direnç değerleri ile etiketlenir (r = R / Z0). Merkezden geçen bir çember (r = 1) gerçek eksende doğru olan karakteristik bir dürtüyü temsil eder.

Sürekli tepki yayları normal tepki ile etiketlenir (x = X / Z0). Merkezlerin hayali eksende yalan söyleyen çevrelerin segmentleridir.Indüktif tepki (pozitif x) bu aileleri yukarıdan aşağıya doğrultabilir; kapasitif tepki (negative x) aşağıdaki gibi görünür.

[FONT=0]Practical ipucu:[Dönetici:[Dönetici:0))) Bu, ölçümleyici bir tepkiye sahip olan bir işarettir. daha sonra direniş çemberi ve tepki hızı her noktada geçer.

Yanan Coaktif Data ile birlikte

Modern vektör ağı analizörleri (VNAs) genellikle S-parametreleri çıktı, bu sadece noktadan daha fazla okumayı içerir - yörüngeyi frekans süpürücüleri olarak dikkate almanız gerekir.The conversion is simple: ⁇ = S11 for a one-port network, or the entryxiaxia method for a two-port device with the print lately.

Bir frekans bandında bir dizi ⁇ puan Smith Chart'ta bir iz oluşturur. Bu izin şekli ve rotasyonu devre hakkında temel bilgileri ortaya çıkarır. Örneğin:

Doğru bir şekilde yorumlanmak için, elektrik uzunluğu için de hesap etmelisiniz. Uzun bir l hattı LRl'in bir faz değişimi tanıtılır, LR'nin sürekli olarak yayıldığı yer. Smith Chart, bu durum sürekli VSWR çevreleri etrafındaki engel noktası döndürür.

[[Dönetici:0)Expert içgörüler:[Döneticileri analiz ettiğinde, normalleştirilmiş dürtüsel ızgarayı doğrudan kritik frekanslarda yanlış okumalı değerleri okumak için aşırı yüklemenize izin verir. Birçok VNA yazılım paketleri, aşağıdakileri işaret eder ve bu işaretleri grup kenarlarında eşleştirme koşullarını doğrulamanıza olanak sağlar.

Velocity of Propagation

Translatma hatlarının ışık hızından daha az bir hıza sahiptir, genellikle ortak dielektrikler için 0.6 ila 0.9 $ 'a kadar, perimeter etrafındaki dalga aralığın uzunluğu ücretsiz uzay yayılımı için kısaltılır (Vp = 1). Grafikleri doğru şekilde kullanmak için, etkili bir şekilde çoğaltılmalıdır: reraktif indeks (1 / Vp).

Örneğin, Vp = 0.66 ile kabloda 10 cm uzunluğunda bir kablo ölçerseniz, elektrik uzunluğu 10 / 0.66 ⁇ 15.15 cm (veya ilgili frekansta ⁇ /4) Açık veya kısa süreli pozisyonlarda sabit VSWR çemberi boyunca hareket etmelisiniz.

Birçok modern simülasyon araçları, dielektrik sabitini belirttiğinizde otomatik olarak Vp için ayarlanır. Ancak, kağıt grafiklerini okuduğunuzda veya manuel olarak eşleşen ağlarını hesaplamak için, Vp. Ortak bir hata, fiziksel çeyrek dalga hattını tam olarak ⁇ /4 olarak tedavi etmektir, aslında materyale bağlı olarak daha uzun veya daha kısadır.

Admittance Charts ile çalışmak

Çoğu Smith Charts, doğrulanmış durumda, ancak basit bir 180° rotasyonu onları kabul edilmeye dönüştürür. Admittance (Y = G + jB) paralel bileşenleri analiz ederken özellikle kullanışlıdır (Y = 1/Z). Smith Chart, bir engelleyici nokta 18.

Gelişmiş mühendisler genellikle bir dizi veya shunt elementin daha uygun olup olmadığını belirlemek için iki arasında geçiş yapabilir. Örneğin, bir dizi inductor, girişli bölgeye doğru sabit bir şekilde sabit bir çemberi doğrultarak bir noktaya ulaşır; bir shunt kapasitor ekleyebilmeniz için iki nokta arasında geçiş noktası da sabitlenebilir.

[FONT:0)Uygulama:[Dönetici:[Dönetici: 0) Bir VNA'dan verileri her iki dürtü ve kabul formatlarını destekleyen bir VNA'dan okuyunca, hangi temsilin devre davranışını daha net hale getirdiğini görmek için aralarından çıkmak. Bazı cihazlar (örneğin FET’ler gibi) yüksek frekanslarda kabul edilen parametreleri daha iyi modellenir.

Pratik uygulamalar için veri yorumlama

Impedance Matching Techniques

Impedance eşleştirme Smith Chart'ın en yaygın kullanımıdır. Gelişmiş yorum merkezi bulmak dışında gider. En verimli eşleştirme ağ topolojisini belirlemeniz gerekir - L-network, Pi-network veya stub-tuner - ve tam bileşen değerleri.

L bir ağ için, kaynağı okuyun ve grafiklerden gelen engelleri kaldırıyorsunuz, sonra sabit devre elemanları kullanın veya tersi ile sabit bir şekilde hareket ettirilen bağlantı noktaları bulmak için çemberleri sürekli olarak etkinleştirin.The Distance moved in the difference to the responseance value, which is returned to inductance or cleance at the running frequency.

İletim hatlarıyla (örneğin, tek veya çift stublar), Smith Chart'ı stil ve pozisyonu belirlemek için kullanırsınız.

  1. Yüklemenin grafikte engellenmesi.
  2. Onay çizgisinin (konstant-VSWR çemberi) gerçek parçasına kadar, kabul edilen özelliğin (/Z0) eşit olduğuna kadar hareket edin.
  3. Bu noktada, stub (open or short) geri kalan hayali bölümünü iptal eder. stub uzunluğu, grafikten gerekli susceptance okuyarak bulunur.

[[Dönemli:0) İleri düzey ipucu:[Dönderilmişler için, çok sayıda stillü bölüm veya kasetli satırları kullanın. Smith Chart izi artık basit bir çember olmayacak, ancak frekans ile ilgili imkansız değişiklikler olarak spiral.

Analyating Band Wide

Smith Chart'taki Band genişliği analizi, tasarım merkezinden sapmalar olarak nasıl hareket ettiğini incelemektedir. Darband maç, grafik merkezine yakın küçük bir puan kümesi olarak görünür; geniş bir maç, belirtilen VSWR çemberi içinde kalan bir iz gösterir (e.g., VSWR < 2:1, ⁇ | < 0.333).

Smith Chart verilerini kullanarak, grafikte sabit VSWR çevrelerini çizin. verilen VSWR çemberinin içinde kaldığı frekans aralığı, bu yansıma katlı eşiği için bant genişliğidir.Bu genellikle bir anten, filtre veya yükseltilebilir bant genişliği tanımlamak için kullanılır.

[[Döntgen yöntemi:[Dönetici:[Dönetici:0)Expert yöntemi:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)) VSWR bir devre için işaretleyicili işlevi kullanın, iz hızla 3-dB bant genişliğini okumak için hızla döner.

Kayıpları ve Mismatches Tanımlamak

Grafik merkezinden gelen herhangi bir sapma yanlış bir uyum gösterir, bu da güç ve potansiyel kaybına neden olur. Ancak, tüm yanlış eşleştirme zararlı değildir - bazı devreler kasıtlı olarak kazanç veya izolasyon için yanlış bir şekilde kullanır. anahtar kabul edilebilir yanlış eşleştirme ve problemli yansımalar arasında ayrım yapmaktır.

İletim hatları ve bileşenlerindeki kayıplar, sınırdaki döngü-dönüşüm kaybının (| ⁇ | = 0.9) sınırdan gelen bir noktaya kadar olduğu anlamına gelir.Bu, dış sınırdan gelen puanlar olarak görünür.

Ölçülen bir iz incelendiğinde, bir aniden yapılan değişiklikler veya kinks arayın, bu genellikle rezonans veya parasitik etkiler gösterir. pürüzsüz bir ark, iyi dağıtılmış bir devre önerir. Ayrıca, izlerinin merkezini not edin - eğer grafik merkezinden dengelemek istiyorsa, sistem bu ihtiyaçlara ihtiyaç duyan bir dengeye sahip olabilir.

Stability Analysis Analysis

Kombinasyonlar gibi aktif devreler için, Smith Chart bu çevreleri arsamaya ve seçilen yüklerin bozulmamasını garanti eden yük veya kaynak bölgeleri tanımlamaktadır.

Stability Circles genellikle ayrı bir Smith Chart overlay veya simülasyon yazılımında arsamaktadır.Süresel merkezin yerini inceleyerek, cihazın doğal olarak istikrarlı olup olmadığına karar verebilirsiniz.Pirates merkezi, bazı kaynak / yük yük yük yük yük yük yük yük yük yükleri (50 GU dahil) osilasyona neden olabilir.

[FONT:0]Practical approach:[Dönetici:[Döneticileri) Birçok tasarımcı, Smith Chart'ı aynı anda çevreleri ve istikrar çevrelerini elde etmek için kullanıyor ve istikrar sağlamaları için onlara en yüksek kazanç sağlar.

Uzmanlar için Pratik İpuçları

Automate Data Analysis

Elli Smith Chart okuma, sezgi inşa ederken, modern RF tasarımı büyük ölçüde otomasyona dayanır. Anahtarsal ADS, Anyu Tasarımcısı veya açık kaynak Python kütüphaneleri (scikit-RF) doğrudan bir Smith Chart'a kadar ölçebilir ve otomatik olarak optimizasyon gerçekleştirebilir. Automating data analizi insan hatası ve hızları azaltır.

Ancak, uzmanlar, otomasyona tam bağımlılığına karşı dikkatli olun. Yazılımın hood altında ne yaptığını anlamak - veri noktaları arasında nasıl interpolates veya uygun olmayanlar - sonuçları doğrulamak için çok önemlidir.Her zaman otomatik süreci sağlamak için Smith Chart kullanarak birkaç kritik frekans kontrol etmek, eserler tanıtmadı.

Diğer Ölçümlerle birlikte bir araya getirilir

Smith Chart sürekli devlet frekansı analizinde öne çıkıyor, ancak zaman alan davranışını ortaya çıkarmaz. tam bir resim almak için, zaman alan yansıma Smith Chart verileri zaman zaman alan yansımaları ile genişletir (TDR) ölçümler. TDR, bir iletim hattı boyunca yer ve doğayı gösterirken, Smith Chart girişte bağımsız bir şekilde engelleyici bir anlayış sağlar.

Örneğin, VNA tabanlı Smith Chart süpürücü uzun, kayıp bir iletim hattını gösteren kademeli bir engeli gösterebilir. TDR, zaman içinde bir eğimli engelleyici ortaya çıkabilir. Conversely, TDR'de görülen keskin bir sonsuzluk ortaya çıkabilir (örneğin, bir bağlantı) Smith Chart izi üzerinde küçük bir döngü veya kink gibi görünecek.

Simulate Testten Önce Test Edilmeden Önce

Elektromanyetik (EM) aletleri veya devre simülatörü kullanarak simülasyon, Smith Chart'in bir prototip inşa etmeden önce izlerini tahmin edebilir. Bu, özellikle çok aşamalı yükselteçler veya filtreler için sıkı toleranslarla değerlidir.Gerçek bileşen modelleri ile basitleştirerek (parasitics dahil), tasarıma erken ve ayarlama yapabilirsiniz.

[FONT:0)Workflow:[[Dönetici:0) Simülasyondan sonra, S-parametre verilerini ihraç edip bir Smith Chart'ta arsa. arzulanan yörüngeden sapmalara bakın - örneğin, eğer bir eşleme ağının 2 GHz'de izlerini getirmesi gerekiyor, ancak simülasyon 2.1 GHz'de geçtiğini gösteriyor, buna göre bir şekilde bileşeni ayarlayabilirsiniz.

Polar Plots ve Smith Chart Hybrids kullanarak

Bazı durumlarda, standart Smith Chart ideal olmayabilir - örneğin, Smith Chart'ı aynı anda büyüklükte ve açısal bir okuma için son derece yüksek çözünürlükte analiz ettiğinizde.In certain cases, a standard Smith Chart may not be ideal - for example, when analyze highly high-Q resonators or very low-loss iletim hatları.Et kutup arsaları, örneğin, kutup arsası ile yansıma katsayı kutup arsası kutup arsası gibi.

Gelişmiş kullanıcılar ayrıca Smith Chart'ı VSWR ölçeği gibi diğer grafik yardımlarla veya perimeter etrafında geri dönüş kaybı ölçeğini kullanır.Bu ölçekler VSWR'nin doğrudan okumasına ve hesaplamadan geri dönmenize izin verir.Etance, admittance, yansıma katlama, VSWR ve geri dönüş kaybıyla hızla dönüştürebilirsiniz.

Common Pitfalls Kaçmak için

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Smith Chart verilerinin ileri okuma ve yorumlama, ortalamalardan olağanüstü RF mühendislerini ayırabilecek bir yetenektir. Sürekli olarak uyumlu ve sürekli etkinleştirici çevreler tarafından, yüksek performanslı RF devreleri ile çalışmak ve kabul edilebilir grafikler kullanarak, bu teknikleri kullanarak ölçülmüş veya simülasyona dayalı verileri kullanarak derin bir şekilde kavrayabilirsiniz.

Bilginizi daha da ileri götürmek için, yazar kaynakları www.D.D.D.Smith Chart Wikipedia makalesi) Tarihi arka plan için )Keysight'ın uygulama notunu Smith Chart temelleri) veya DÜDÜDÜDÜSTRİYE BÖLÜMÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ