微波期中matlab仿真smith圆图

1、 微波工程期中课程设计班姓学序级：2010名：号：号：02日期：2013年5月EMAIL目录TOC o 1-5 h z一：软件界面3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 二：功能介绍3输入模块3归一化阻抗和导纳求解3反射系数和驻波比求解3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 单支节双支节匹配4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 演示部分4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 清除7 HYPERLINK l

2、bookmark14 o Current Document 三：操作步骤7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 四：软件原理7公式7 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 代码原理9 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 1：输入部分9 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 2：计算归一化阻抗和反射系数10 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 3：单支节匹配12

3、HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 4：双支节匹配16 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 五：总结17 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 六：致谢18软件界面二：功能介绍1输入模块此处输入负载的实部和虚部以及特征阻抗。归一化阻抗和导纳求解按下计算按钮后此处显示归一化阻抗和导纳反射系数和驻波比求解此处显示反射系数和驻波比的计算结果单支节双支节匹配此处显示单支节和双支节匹配的计算结果（双支节需要输入di和d2）演示部分归一化演示+1.0单支节匹配演示+

4、1.0-1.0双支节演示+1.0清除此键将左侧图重置，并清除所有数据。三：操作步骤1）在ZL处输入负载的实部和虚部，没有虚部写成0不能空着。2）点击计算按钮，得到归一化阻抗导纳及驻波比和反射系数3）点击单支节匹配得到单支节匹配结果4）输入distancel和distance2点击双支节匹配可得到双支节结果四：软件原理A.公式1：7Zr=10Zi+Z、尺求反射系数的公式。在ConvertZ2AbsL等函数中用到2：I=怏-十1L求反射系数的模，在AbsL,Ph函数中用到。|4P十1反射系数与驻波比的关系。3：z=z乙+忆0怕门(也)inZ0+jAtan(Z?Z)求输入阻抗，在双支节匹配中，由y1

5、旋转到y1用到，用于求第一个直接匹配后的导纳。4：i=iNi-Hi-|rL|K円皿丄Vp用于计算按钮中，求驻波比和K。5：2arctan271单支节匹配中用于解析法求distance和length的函数中用到。arccos4tz九arccoS卩14nIp+i输入阻抗虚部不为o时用到。d=l+d=lmin0min6：(1)丿+*=|wi-.2(iV主要用于绘制圆的函数，非常重要。B.代码原理1输入部分handles.Rl=str2double(get(hObjectString);ifisnan(handles.Rl)errordig(JYoumustenteranuniberj7BadInpu

6、tJ3JmodalJ)endhandles.Zl=str2double(get1hObject,?string);ifisnan(handles.Zl)errordigCYoumustenteranumberJJBadInputJ3JmodalJ)end2施-285-handles.Zc=str2double(gethObjectjstringJ);ifisnan(handles.Zc)errordig(JYoumustenteranujnberJ3?BadInputJ3JmodalJ)end输入部分类似都是用str2double函数读取edit类型框中的输入数值并进行检错，如果不是数字则报错

7、。Handle.R1和XI以及Zc分别存入负载和特性阻抗的值。3103112：计算归一化阻抗和反射系数handles.ZlR=handles.Rl/handles.Zc;handles.ZlS=handles.Xl/handles.Zc;利用公式Z1=Z/O，得到归一化阻抗的实部ZIR虚部ZIX。(此处只能用handle来储存值，不用随意定义变量储存)-sethandles.Z_RealjStringJhandles.ZIR);-set(handles.Z_ImagjJStringjhandles.Z1Z);-Z_Re=5tx2flUJi(gethandles.Z_RealjJStringJ)

8、:-Z_Im二handles.Z_IniagjString);为了接下来计算方便（不使用handle计算，打字麻烦）读取刚才的结果值给Z_Re,Z_Im,这么做是因为不能直接将handle赋值给变量312313%Z_Re=handles.Rl/handles.Zc;%Z_Ini=haiidles.K1/handles.Zc;上面这么做无法通过编320321322323324325Zl=complexr7_RejZ_Im);Y1=1/Z1;Yl_Re=real(Yl);Yl_IiiLag=ijnag(Yl);sethandles.Y_RealjString,Yl_Re);sethandles.Y

9、_ImagjString3Yl_ImaE);此处计算导纳值，complex为复数函数。327328329330331332333AbsLjPh=ConvertZ2AbsL_PhZ_RejZ_Im);set(handles,editJString,AbsL);set(handles,edit10JStringJ,Ph);P=absf(1+AbsL)/f1-AbsL);K=l/P;set(handles,edit8jStringJ,P);set(handles,edit113JStringJ,K);ConvertZ2AbsL_Ph为计算II和的函数，因为后面多次用到，所以独立成了一个函数，具体内容

10、如下。这个函数通过阻抗的实部和虚部返回反射系数和相角。然后用set将结果返回到GU框中，利用公式=（1+）/（1-）和K=1/得到驻波比，同时返回给GUI的edit8和editll456457458459460461462463毀电4654664674S8functionAbsLjPh二Convert22AbsL_PhZ_Im)1-complex(Z_RejZ_Im);Refl_Coef=(Z-1)/(Z+1);Refl_Coef_Re=real(Refl_Coef);Refl_Coef_Im二imag(Refl_Coef);AbsL=sqrt(RefljCoef_Re2+Refl_Coef_

11、Ik2);Ph_temp=atan(Ref1_Coef_Im/Ref1_Coef_Re);SPhasevaluebetween-0.Epito1.5piif(Refl_Coef_ReZ_RejZ_Im二ConvertAbsL_Ph22(AbsLjPh):Y_Im=imag(1/compleK(Z_RejZ_Im);Z_Im=Y_Im:label=：Y_inJ;AbsL=-AbsL:endC_Z=1:C_Y=1/Z_Im;r=1/(abs(Z_Im);s_g=r*cos(theta)+C_Z:y_g=r*sintheta)+C_Y:index=find(K_g.2+y_g.2)=1):k二s_g

12、(index);y=y_g(index);plot(xjyjJgJjAbsL*cos(Ph)AbsL*sin(Ph)jJk.Jj.JLineWidthJ,2SJMarkerSizeJ20);text(AbsL*cos(Ph),AbsL#sin(Ph)jlabelj.JFontSizeJ,12,FontUnitsJ,normalized);绘制虚数部分，根据书上公式，虚数部分是以1,1/Z_Im为圆心，1/Z_Im为半径的一部分圆。所以r=1/abs(Z_Im),x_g和y_g为以r为半径的圆加上C_X和C_Y的偏移量,然后用find找到x_g，y_g在半径为1的园内的点。最后用plot函数画出

13、。3：单支节匹配619620621622623-624-625-626-62762S-629-630同计算,631-632-633-634-635-636-637-638-639-640-641-642-63-制.645-646-647-648-649-650-651-652-functionslnal克必llhask(fcOfej惑匕成4或a,handles)%hObjecthandletosingle(seeGCBO)%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB-%handlesstructurewithhandlesandu

14、serdata(seeGUIDATA)handles.ZlR=handles.Rl/handles.Zc;handles.ZlX=handles.Zl/handles.Zc;sethandles.Z_Realj?StringJ,handles.Z1R);sethandles.Z-ImagjJStringJ、handles.Z1Z);Z_Re二gtx2ilUJlL(gethandles.Z_RealjString);Z_Im=gixSilUJlL(岂handles.Z-ImagjStringJ;首先读取负载和特性阻抗。并赋值给Z_Re和Z_Im用于后面的计算Z=complex(Z_RejZ_Im

15、);Y_Re,Y_Im=ConvertZ2Y(Z_Rej;CAbsluPh=ConvertZ2AbsL_Ph(Z_RejZ_Im);set1handles.Y_RealjString、Y_Re);set1handles.7String?Y_Im);AbsLjPh=Convert22AbsL_Ph;Z_RejZ_Im);set(handles,edit9String,AbsL);set(handles,edit10JString、Ph);P=abs(1-HUjsL)/(1-AbsL);K=l/P;ifY_Ijil=0Ll=atan(sqrt(Y_Re)/l-Y_Re)/2/pi;L2=-atan

16、(sqrt(Y_Re)/(l-Y_Re)/2/pi;elseLl=atwi(sqrt(P)/(1-P)/2/pi;L2=atanf-sqrt(P)/1-P)/2/pi;end;ifLl0L1=L1+O.5;end;ifL20l5D1=D1-O.5;end;ifD20.5D2=D2-0.5;end;end;上面用来计算distance。如果Y_Im为0,贝9d=(4刀)arccos(gl-1)/(gl+1)。由于matlab中acos只返回一个值，所以需要加上theta2=2*pi-theta1;当Y_Im不为0时，令theta1=acos(K-1)/(K+1);或者theta1=pi-acos

17、(P-1)/(P+1);都可以因为2*pi0.5：所以Lmin=Ph/(2*厂)*0.5.最后DI,D2分别加上Lmin。如果超过0.5就减去0.5。673674675676set(handles,lengthlJstringJfnuni2str(Ll);set(handles.Iength2jJstringJ?nuni23tr(L2);set(handles,distanceljJstringJ3nuni2str(Dl);sethandles.distance2jJstringJ3nujn2str(D2):将得到的结果返回GUI的相应的框中-681-682-687-6B8-cla;bl=2*

18、sqrt(AbsL2-AbsLO/(1-AbsL2;b2=-bl;呂mith_chart(0);9fidrawYtypesmithchartholdon;Z3=Ojcos(Ph);Y3=0,sin(Ph);plot(Z3,Y3/kJ/Linelidth3,2);plot(-Z3,-Y3,JkJ/LineWidth1,2);Disp1ay_Marker_And_Test(AbsL,Ph?ZinJ);Display_Marker_And_TeKt(AbsLPh+pijYin);Draw_Circle(05O,AbsLjJbJ);pause(0.1):Draw_Circle(0.5D,D.5,JrJ

19、);AbsLljPhi=ConvertZ2AbsL_Ph13bl):血吕L2,Ph2=ConvertZ2AbsL_Ph(lJb2):Sl=Ojcos(Phi);Yl=0,sin(Phi);Y2=0,sin(Ph2);plot(XbYLJgJ/LineWidtK,3);plot(Zl,Y2/gJ/LineWidthJ,3);Disp1ay_Marker_And_Test(AbsLl,Phi,Matched/);Display_Marker_And_Test(AbsL2,Ph2,：Matched2Jcla;旦基越=handles.SmithChart;smith_chart(0):%drawYty

20、pesmithchartholdon;13=0jcos(Ph);Y3=0,sin(PhJ;plot(Z3,Y3,JkJ/LineWidth52);plot(-Z3,-Y3,JkJ/Linelidth1,2);Display_Marker_And_Test(AbsLPh,Zin);Display_Marker_And_TeKt(AbsLjPh+pi,JYinJ);Draw_Circle(0,山AbsLjJbJ);pause(0.1);Draw_Circle(0.5,D,D.5,JrJ);AbsLljPhi=ConvertZ2AbsL_Ph1,bl);血吕L岳Ph2二ConvertZSAbsL.P

21、hd,b2);Zl=Ojcos(Phi);Yl=0,sin(Phi);Y2=0,sin(Ph2);plot(ZljYljJgJjJLineWidth3,3);plot(Z1.Y2/gJ/LineWidthJ,3);Display_Marker_And_Test(AbsL1fPhi,Matchedr);Display_Marker_And_Test(AbsL2,Ph2,Matched2J677678679680681602683684685686687688689690691692693694695696697698827-828- 76776S769770771772773774775ri*i

22、*77S779780-019-820-821-822-826-symskyg_d2_;xJy=solvef(x-g_/(l+g_)2+f2=l/(l+g_)2Jx(l)=subs(x(l)Jg_jg);x(1)=subs(x(1)jd2_jd2):s(2)=subs(x(2)Jg_jg);x(2)=subs(x(2)d2_jd2);y(l)=subs(y(l)jg):y(l)=subs(y(l)Jd2_d2);y=subs(y(2)Jg_jg);y(2)=subs(y(2)jd2_3d2);sl=eval(x(l);x2=eval(x(2);yl=eval(y(l);y2=eval(y(2):

23、endU-l/2*cos(d2_*4*pi)n2+(rl/2*sin(d2_*4*pi)2=1/4J);此段完成绘图。X3,Y3为Z_In到Y_In的一条180度的直线的横纵坐标Draw_Circle为很重要的画圆函数。接收4个参数，分别代表圆心的横纵坐标和半径AbsL，以及颜色。Pause用于暂停，显示动态的感觉。AbsLI,AbsL2,Ph1，Ph2分别为匹配点的模和相角。用于接下来绘制中心道匹配点的两条直线。XI，Y1，Y2是用来绘制从中心道匹配点的直线。Display_Marker_And_Text为标记函数。4双支节匹配handles.ZlR=handles.Rl/handles.Z

24、c;handles.ZlK=handles.Zl/handles.Zc;sethandles.Z_RealjString,handles.Z1R);set(handles.Z_Imagj：，String,handles.Z1Z);d1(gethandles.Double_Dlj?stringJ);d2=gix2Ly!i(gethandles.Double_D2jJstringJ);(get(handles.Z_Realj?stringJ);(getbhandles.Z_Imagj：stringJ);2_Load=complesf.ajb);AbsLjPh=ConvertZ2AbsL_Ph(b)

25、;1.=Input_ImpedancefZ_Loadjdl);Y1=1/Input_ImpedancefZ_Loadjdl);g=real(Yl);b=imag(Yl);同样读取数据，但是由于双支节匹配，所以需要将读取的Z向源顺时针转动D1的距离得到L1匹配有的导纳所在的圆图。g，b分别为转动后的导纳点。-raw_Circle(0.5,%D.5,JgJ);pause(1);hTjyr二Rotate_Point(0.比口d2*4*pi);Draw_Circle(zrjyr,0.5,JbJ);pause；画出单位导纳圆和辅助圆。Rotate_Point为转动点函数。根据图解法，Y1所在的导纳圆与辅助圆的两个交点即为L1所匹配后的yl,solve解 决方程组，求得这两个交点的坐标然后求出Y1到这两个点的相角Phi,Ph2,用公式L1=Ph1/4nL2=Ph2/4n8-