Диаграмма Вольперта — Смита

Диаграмма Вольперта—Смита (круговая диаграмма полных сопротивлений, в англоязычной литературе — диаграмма Смита, в японской — диаграмма Мидзухаси-Смита) — круговая диаграмма, предназначенная для определения комплексных сопротивлений нагрузки линии по значениям коэффициента бегущей или стоячей волны и фазы коэффициента отражения. Названа в честь американского инженера Ф. Смита, предложившего диаграмму в 1939, и советского инженера А. Р. Вольперта, независимо описавшего её в 1940 году. Также в 1937 году японский инженер Т. Мидзухаси опубликовал статью[1] с изображением аналогичной диаграммы. Для практического использования диаграмма выпускается в планшете из прозрачного пластика, для удобства отсчёта на планшете имеется вращающаяся линейка, ось вращения которой проходит через центр диаграммы.

Диаграмма Вольперта—Смита

Описание диаграммыПравить

Круговая диаграмма представляет собою две окружности — внешнюю и внутреннюю, внутри которых расположены два семейства ортогональных окружностей, соответствующих геометрическим местам точек нормированных сопротивлений R/ρ = const и Х/ρ = const, где:

Применение нормированных сопротивлений позволяет применять диаграмму для измерения полных сопротивлений, включенных в линии передачи с любым волновым сопротивлением. На внешней окружности по направлению движения часовой стрелки отложены безразмерные значения отношения L0, пропорциональные фазовому углу, на внутренней окружности те же значения отложены против движения часовой стрелки. Внешней окружностью следует пользоваться в том случае, когда расстояние до первого минимума L0 отсчитывается по направлению к генератору, внутренней — при отсчете L0 от генератора по направлению к нагрузке. По вертикальному диаметру отложены значения R/ρ, соответствующие проходящим через них окружностям равных нормированных активных сопротивлений. В местах пересечения окружностей равных нормированных реактивных сопротивлений с внешней окружностью помещены значения Х/ρ: в левой половине диаграммы отрицательные, в правой — положительные. На диаграмме штриховой линией нанесены окружности, проходящие через деления шкалы R/ρ, с центром в точке R/ρ = 1. По этим окружностям отсчитываются значения КБВ и КСВ, так как шкала нормированных активных сопротивлений от 0 до 1 на оси нулевых реактивных сопротивлений одновременно является шкалой КБВ, а от 1 до ∞ — шкалой КСВ.

Работа с диаграммойПравить

Полное сопротивление определяют в следующем порядке. Из графика, полученного с помощью измерительной линии, характеризующего режим измеряемого тракта, определяют длину отрезка L0, длину волны λ и коэффициент KБВ или KСВ; вычисляют L0. Центр диаграммы (точка R/ρ = 1) соединяют прямой линией (прозрачной линейкой) с внешней или внутренней окружностью, в зависимости от перемещения минимума к генератору или к нагрузке относительно положения его при коротком замыкании в точке L0. На диаграмме отмечают точку пересечения прямой и окружности KБВ с двумя ортогональными окружностями R/ρ и Х/ρ. Значения R/ρ и Х/ρ, соответствующие этому пересечению, после умножения на ρ дают ответ на поставленную задачу, так как ZНагр = R + jX.

ЛитератураПравить

  • 水橋東作. 四端子回路のインピーダンス変成と整合回路の理論 // 電気通信学会雑誌、1937. 第12号、P. 1053—1058. = Mizuhashi T. Theory of four-terminal impedance transformation circuit and matching circuit // The Journal of the Institute of Electrical Communication Engineers of Japan. December 1937. P.1053—1058.
  • Smith P. H. Transmission Line Calculator // Electronics. Vol. 12, No. 1 (January 1939). P. 29—31.
  • Вольперт А. Р. Номограмма для расчета длинных линий // Производственно-технический бюллетень НК.ЭП (Ленинград). 1940. № 2.
  • Баскаков С. И. Радиотехнические цепи с распределенными параметрами. М: Высш. школа, 1980.
  • Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники / Под. ред. Б. Х. Кривицкого: в 2 т. М: Энергия, 1977.
  • Сазонов Д. М., Гридин А. М., Мишустин Б. А. Устройства СВЧ. М.: Высш. школа, 1981.

СсылкиПравить

ПримечанияПравить

  1. 水橋東作. 四端子回路のインピーダンス変成と整合回路の理論 // 電気通信学会雑誌、1937. 第12号、P. 1053—1058.

См. такжеПравить