Penjelasan Bagan Smith

Saya sedang bekerja merancang beberapa attenuator RF (912 MHz) semoga sederhana. Saya memerlukan beberapa level pelemahan yang berbeda tetapi setiap attenuator yang berbeda dapat diperbaiki.

Saya telah membuat prototipe menggunakan resistor rak dalam konfigurasi T-pad yang memberi saya tingkat pelemahan yang layak (19dB cukup datar) ketika saya melakukan pengukuran S21 menggunakan penganalisa jaringan saya.

Namun, bagan smith ada di mana-mana ketika saya mengukur S11.

Sekarang saya harus menyebutkan bahwa prototipe saya sangat jelek. Pada dasarnya saya membongkar kabel koaksial dan disolder tangan di beberapa resistor 5% karbon dekat dihitung di antara dua ujung konektor SMA.

Pertanyaan saya adalah sebagai berikut: Apa itu bagan Smith dan bagaimana cara menggunakannya untuk meningkatkan desain kabel + attenuator saya? Apakah ini metode yang layak untuk membuat attenuator RF tetap dasar mengingat bahwa mereka tidak perlu super akurat dan hanya perlu berfungsi pada rentang frekuensi yang sangat spesifik (905-920 ish MHz)?

Seperti biasa, terima kasih atas bantuan Anda.

EDIT:

Ini adalah SC dari kabel koaksial saya yang terlepas TANPA attenuator

Ini adalah SC kabel saya DENGAN attenuator di tengahnya

Berikut ini adalah plot log pelemahan pada rentang frekuensi yang saya minati: Pertama tidak ada attenuator:

Kedua dengan attenuator:

Juga, pertanyaan lain muncul di benak saya. Jika saya hanya mencoba mengurangi daya sinyal pada output, apakah penting di mana / bagaimana kerugian terjadi? Jadi saya tahu pencocokan impedansi buruk seperti yang ditunjukkan oleh grafik saya berarti VSWR lebih tinggi ... tapi bukankah itu hanya membantu pelemahan? Terima kasih lagi.

Smith Chart bukan merupakan alat bantu desain attenuator
sebagai sarana untuk mengevaluasi dan menyesuaikan desain.

Jadi - lihat artikel attenuator di bawah ini dan kemudian Smith bagikan artikel.

---

Resistor karbon dapat berupa film karbon atau komposisi karbon?

• Film karbon tidak cocok untuk pekerjaan UHF karena mereka dibentuk dengan memotong jalur spiral dalam silinder film karbon, sehingga memiliki induktansi yang sangat besar.

• Komposisi karbon memiliki tubuh karbon padat dan mungkin cocok untuk pekerjaan UHF tergantung pada faktor-faktor lain.

---

Atenuator UHF:

Tutorial dasar attenuator RF

Tutorial desain Attenuator - terlihat bagus.

Bunga - Produk komersial

Wikipedia

---

Apa itu Smith Chart?

Wikipedia memberikan ringkasan ringkas yang lebih baik daripada rata-rata:
Dari sini

• Grafik Smith, ditemukan oleh Phillip H. Smith (1905–1987), 1[2] adalah bantuan grafis atau nomogram yang dirancang untuk insinyur listrik dan elektronik yang berspesialisasi dalam rekayasa frekuensi radio (RF) untuk membantu menyelesaikan masalah dengan saluran transmisi dan sirkuit yang cocok. [3] Penggunaan utilitas bagan Smith telah berkembang terus selama bertahun-tahun dan masih banyak digunakan saat ini, tidak hanya sebagai bantuan pemecahan masalah, tetapi sebagai demonstran grafis tentang berapa banyak parameter RF berperilaku pada satu atau lebih frekuensi, alternatif untuk menggunakan tabular informasi. Bagan Smith dapat digunakan untuk mewakili banyak parameter termasuk impedansi, penerimaan, koefisien refleksi, parameter hamburan, lingkaran figur kebisingan, kontur gain konstan dan daerah untuk stabilitas tanpa syarat, termasuk analisis getaran mekanis. [4] [5] Bagan Smith paling sering digunakan pada atau di dalam wilayah radius persatuan. Namun,

Agak lembut pengantar - 27 halaman powerpoint intro - masih menjadi cukup dalam dengan cepat TAPI Smith Chart bisa sangat sangat berguna dengan hampir tidak ada matematika atau angka yang terlibat.

Sumber daya Chart Smith Luar Biasa - intinya indeks indeks - memecah subjek menjadi beberapa bagian dan menyediakan banyak referensi untuk masing-masingnya.

Daftar referensi lain yang bagus

Tutorial Smith Chart dari Maxim - wajar "padat" tetapi terlihat dimengerti.

Anda akan mengerti ini setelah Anda membacanya :-)

---

Perangkat lunak gratis berbasis Smith Chart

Perangkat lunak Freeware Smith Chart

Sim Smith - Berbasis Java

Banyak halaman terkait Smith Chart

Untuk memberikan penjelasan yang sangat cepat tentang bagan Smith, itu bertumpu pada satu ide sederhana:

Koefisien refleksi ($\Gamma$ atau $S_{11}$dari terminasi pada saluran transmisi terkait dengan impedansi terminasi ( Z ) oleh

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

Dimana $Z_0$adalah impedansi karakteristik saluran. Semua variabel ini adalah bilangan kompleks.

Bagan Smith adalah sarana grafis untuk menghitung hubungan ini.

Pada dasarnya Anda memplot koefisien refleksi pada grafik dalam koordinat polar: jarak titik dari pusat grafik adalah besarnya koefisien refleksi, dan sudut dari sumbu x adalah argumen dari koefisien refleksi. Kemudian garis-garis pada bagan memungkinkan Anda untuk membaca impedansi beban. Seringkali bagan dinormalisasi ke impedansi karakteristik 1 Ohm, sehingga Anda akan mengalikan impedansi beban baca dengan Z0 aktual Anda (seringkali 50 Ohm) untuk mendapatkan impedansi beban fisik.

Sebaliknya, Anda dapat memplot nilai impedansi beban Anda dengan merujuk pada garis-garis yang digambarkan pada bagan, dan membacakan koefisien refleksi dengan menggunakan penggaris untuk mengukur jarak dari pusat bagan dan untuk menemukan sudut dari skala di sekitar tepi luar.

Sangat berguna untuk dapat dengan cepat beralih antara koefisien refleksi dan impedansi beban karena penyesuaian sirkuit tertentu memiliki efek yang lebih mudah dihitung dalam satu bentuk atau yang lain.

Sebagai contoh, menambahkan resistor seri menambah nilai tetap ke bagian nyata dari impedansi beban. Atau menambahkan induktor seri menambah nilai tergantung-frekuensi ke komponen imajiner dari impedansi beban. Di sisi lain, bergerak kembali sepanjang jalur transmisi ke titik yang lebih jauh dari beban menambah nilai tergantung frekuensi ke fase koefisien refleksi.

Kurva yang digambarkan pada grafik yang diposting oleh Russell menunjukkan contoh-contoh transformasi semacam ini.

Saya harus menambahkan bahwa ada bentuk alternatif dari bagan Smith, yang disebut bagan penerimaan Smith, yang terlihat sama tetapi dicerminkan pada sumbu-y. Ini memungkinkan penghitungan hubungan antara penerimaan dan refleksi alih-alih impedansi. Ini berguna, misalnya, jika Anda menyesuaikan beban dengan menempatkan elemen paralel, bukan elemen seri.

Russel telah memberikan daftar tautan yang luas untuk memahami konsep Smith Chart.

Saya akan mencoba memberikan ringkasan singkat tentang apa yang dilakukan Smith Chart dengan contohnya. Saya juga seorang siswa dan konsep itu baru bagi saya.

Jawabannya adalah 100% berdasarkan artikel sempurna oleh Maxim Integrated yang dirujuk oleh Russel ( URL ).

Teori

1) Pengaturan: saluran dan beban transmisi

2) Formula terkenal untuk koefisien refleksi:

$${\Gamma _L} \equiv \frac{{{V_{relf}}}}{{{V_{inc}}}} = \frac{{{Z_L} - {Z_0}}}{{{Z_L} + {Z_0}}} \equiv {\Gamma _r} + j \cdot {\Gamma _i}$$
3) Mari menormalkan impedansi beban dengan Z0 dan menyatakan bagian nyata sebagai r dan bagian imajiner sebagai x:
$$z \equiv \frac{{{Z_L}}}{{{Z_0}}} \equiv r + j \cdot x$$ 4) Sekarang, dengan menggunakan manipulasi matematika yang panjang tapi langsung, dijelaskan dalam artikel, Anda dapat menunjukkan bahwa: $${({\Gamma _r} - \frac{r}{{r + 1}})^2} + {\Gamma _i}^2 = {(\frac{1}{{r + 1}})^2}$$
dan
$${({\Gamma _r} - 1)^2} + {({\Gamma _i} - \frac{1}{x})^2} = {(\frac{1}{x})^2}$$

Seperti yang mungkin Anda ingat dari sekolah, ini adalah persamaan dari dua lingkaran untuk koordinat${\Gamma _r}$ dan ${\Gamma _i}$. Ini membentuk keindahan dari Smith Chart: Anda mungkin menemukan impedansi kompleks dari mengetahui bagian nyata dan imajiner dari koefisien refleksi (${\Gamma _r}$ dan ${\Gamma _i}$) dengan memotong lingkaran yang sesuai dalam Bagan Smith.

Contoh (sekali lagi dipinjam dari artikel)

Temukan impedansi kompleks titik Z2 pada Smith Chart di bawah ini

URL ke gambar beresolusi lebih besar

Larutan:

Temukan lingkaran yang sesuai untuk r dan x. Nilai yang sesuai terletak di sumbu horizontal (r) dan di lingkaran besar di sekitar Smith Cart (x) (ditandai dengan panah hijau): r = 1,5, x = -2 (kami menambahkan tanda minus karena titik tersebut terletak di bagian bawah pesawat).
Ingatlah untuk mengalikan dengan Z0.

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