把"反射係數"在複數平面的正交座標表示(X、Y軸分別表示反射係數實部與虛部),透過對阻抗正規化轉換(normalize),把正規化後的座標合進(疊上去)原複數平面單位圓範圍裡,即形成史密斯圖。

反射係數定義:

一般阻抗定義:

正規化(負載)阻抗定義:zL=ZL/ZO=rL+jxL , Zo一般傳輸線是50

所以

一般(負載)阻抗ZL=正規化(負載)阻抗zL * Zo。在史密斯圖上看到的任一點,可以直接讀出其正規化阻抗值,該值乘以傳輸線的特性阻抗,即可換算得到該點的特型阻抗值。

|G|=1的圓內, 所有rL=constant所構成的軌跡如下

|G|=1的圓內, 所有xL=constant所構成的軌跡如下: 上邊是inductive reactance、下邊是capacitive reactance

 

史密斯圖就是以rL、xL的複數平面來表示正規化阻抗值

而最大的rL圓,就是|G|=1單位圓

常數|G|, constant-|G| circle, 也稱為SWR circle (電壓駐波比, 入射波與反射波比), 表示負載與傳輸線之間阻抗不匹配的程度. 對完全阻抗匹配G=0的情況, S=1.

, 一個固定|G|對應一個固定S

大費周章的把阻抗轉成正規阻抗的原因在於,正規阻抗於史密斯圖上觀察有很多有用的特性。

比方說,在同一個常數|G|圓上的每一個點,其傳輸線之間阻抗不匹配的程度(電壓駐波比)是完全相同的。

史密斯圖可以用來觀察天線特性阻抗隨頻率的變化趨勢

SWR vs Freq圖則可以用來觀察隨頻率的變化,天線特性阻抗不匹配的情況

 

範例一

範例二