Interested Article - 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 ( ), предложившего диаграмму в 1939 году, и советского инженера А. Р. Вольперта , независимо описавшего её в 1940 году. Также в 1937 году японский инженер опубликовал статью 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.

Описание диаграммы

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:

R — активное сопротивление нагрузки, Ом ;
X — реактивное сопротивление нагрузки, Ом;
ρ — волновое сопротивление линии, Ом.

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 L ₀ /λ , пропорциональные , на внутренней окружности те же значения отложены против движения часовой стрелки. Внешней окружностью следует пользоваться в том случае, когда расстояние до первого минимума L ₀ отсчитывается по направлению к генератору , внутренней — при отсчете L ₀ 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 диаграммой

Полное сопротивление определяют в следующем порядке. Из графика, полученного с помощью измерительной линии, характеризующего режим измеряемого тракта, определяют длину отрезка L ₀ , длину волны λ и коэффициент K _БВ или K _СВ ; вычисляют L ₀ /λ . 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 L ₀ /λ . На диаграмме отмечают точку пересечения прямой и окружности K _БВ 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 Z _Нагр = R + jX .

Литература

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. . 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. . М.: Высш. школа, 1981.