微波工程课程设计实验报告Smith圆图程序设计样本.doc

一、摘要
Smith圆图重要用语计算微波网络阻抗、导纳及网络阻抗匹配设计，还可用于设计微波元器件。Smith圆图软件不但合用于微波工程设计，也可用于电磁场、微波技术及天线与电波传播等。本软件可形象演示圆图上阻抗值、导纳值与反射系数。
二、设计目
微波网络正弦稳态分析具有复数计算，运算十分繁琐和耗时。在计算机运算速度和内存不够发达此前，图解分析法达到长足发展，其中近年来运用最广事Smith圆图。在计算微波传播线输入阻抗、导纳、及阻抗匹配等问题时，它不但能避开繁琐公式及复数运算，是工程设计总有关计算简朴便捷，并且图解过程物理概念清晰，所成果直观形象。但随着计算机技术飞速发展，图解法在计算精度上固有缺陷日益显现，由于，圆图设计精度取决于圆图中必要有足够圆周数，并且过多圆周会导致图线过于密集，不便将阻抗，反射系数、电压驻波系数（VSWR）及电长度等有关数据从图上直接读出。通过对圆图构成基本原理和应用问题分析，运用当代计算机技术可以解决原图计算精度等问题，为此设计Simth圆图。
三、设计规定
圆图软件设计规定计算成果以图形和数据并行输出，整个圆图软件分为顾客图形界面模块、圆图计算模块、圆图演示模块。圆图计算模块分为反射系数计算、单支节匹配计算、输入阻抗计算及整个Smith圆图；画图演示模块分为等归一化电阻圆、等归一化电抗圆、反射系数圆等；拟定阻抗值在圆图上位置、圆图基本应用、求输入阻抗及其在圆图上位置以及单支节匹配等问题。

四、程序流程图
程序构造模型：

功能实现图：

五、演示验证过程
1、打开Smith圆图软件
2、点击“Smith圆图”按钮，观测到图形区内浮现了已经画好圆图，绿色是反射系数圆，紫色是阻抗圆实部，紫色是阻抗圆虚部。
3、在图形区点住鼠标左键不放，此时移动鼠标时，在图形区中自动画出鼠标所在点Smith圆图，蓝色是反射系数圆，红色是阻抗圆。在界面右边可以读出此时反射系数、阻抗值、导纳值，并且计算出该点驻波比和行波系数，判断该点与否是波腹或者波节点。
4、在“输入实部和虚部”文本框中，输入任意实数，按下“计算”按钮，图形区中会画出该点归一化后圆图，在右边文本框中会显示此处归一化反射系数、阻抗值、导纳值，并且计算出该点驻波比和行波系数，判断该点与否是波腹或者波节点。

附录：
1、 源程序
Dim trace As Integer
Dim sb，xb，u，v，q，k，p，t，shib，xub，w As Single
Private Sub Command1_Click() //点击该按钮对输入归一化阻抗进行计算与画圆
Dim f As Integer
Picture1.Cls
Picture1.Scale (-1，1)-(1，-1)
Picture1.Circle (0，0)，1，RGB(0，255，255)
Picture1.Line (-1，0)-(1，0)，RGB(0，0，0)
Picture1.Line (0，1)-(0，-1)，RGB(0，0，0)
sb = shib
xb = xub
u = (sb ^ 2 + xb ^ 2 - 1) / ((sb + 1) ^ 2 + xb ^ 2)
v = 2 * xb / ((sb + 1) ^ 2 + xb ^ 2)
q = (1 - u ^ 2 - v ^ 2) / ((1 + u) ^ 2 + v ^ 2)
w = (-2 * v) / ((1 + u) ^ 2 + v ^ 2)
t = Sqr(v ^ 2 + u ^ 2)
p = (1 + t) / (1 - t)
k = 1 / p
Picture1.Circle (u，v)，0.01，RGB(255，250，66)
Picture1.Circle (0，0)，t，RGB(255，250，0)
Picture1.Circle (sb / (sb + 1)，0)，1 / (sb + 1)，RGB(255，0，0)
Picture1.Circle (1，1 / xb)，Abs(1 / xb)，RGB(255，0，0)
Text1.Text = u
Text2.Text = v
Text3.Text = sb
Text4.Text = xb
Text5.Text = q
Text6.Text = w
Text7.Text = p
Text8.Text = k
If sb = p Then
Text9.Text = "波腹点"
ElseIf sb = k Then
Text9.Text = "波节点"
Else
Text9.Text = "普通点"
End If
End Sub

Private Sub Command2_Click() //点击该点画出SMITH圆图
Picture1.Cls
Dim i，r，a，b，j As Single
Picture1.Scale (-1，1)-(1，-1)
For i = 0.1 To 1 Step 0.1
Picture1.Circle (0，0)，i，RGB(0，255，255)
Next i
r = 0
a = 0
b = 0
For j = 0 To 10
r = r + 0.05
a = a - 0.02
b = b + 0.02
Picture1.Circle (r / (r + 1)，0)，1 / (r + 1)，RGB(100，100，255)
Picture1.Circle (1，1 / a)，1 / Abs(a)，RGB(255，255，100)
Picture1.Circle (1，1 / b)，1 / b，RGB(255，255，100)
Next j
r = 2
a = -1
b = 1
For j = 0 To 20
r = r + 0.5
a = a - 0.5
b = b + 0.5
Picture1.Circle (r / (r + 1)，0)，1 / (r + 1)，RGB(100，100，255)
Picture1.Circle (1，1 / a)，1 / Abs(a)，RGB(255，255，100)
Picture1.Circle (1，1 / b)，1 / b，RGB(255，255，100)
Next j
r = 0.5
a = -0.2
b = 0.2
For j = 0 To 15
r = r + 0.1
a = a - 0.1
b = b + 0.1
Picture1.Circle (r / (r + 1)，0)，1 / (r + 1)，RGB(100，100，255)
Picture1.Circle (1，1 / a)，1 / Abs(a)，RGB(255，255，100)
Picture1.Circle (1，1 / b)，1 / b，RGB(255，255，100)
Next j
Picture1.Line (-1，0)-(1，0)，RGB(0，0，0)
Picture1.Line (0，1)-(0，-1)，RGB(0，0，0)
End Sub

Private Sub Command3_Click() //指出导纳点
Picture1.Circle (-u，-v)，0.01，RGB(220，250，255)
Picture1.Line (-u，-v)-(u，v)，RGB(20，50，255)
End Sub

Private Sub Command4_Click() //指出波节点
Picture1.Circle (-t，0)，0.01，RGB(220，250，255)
End Sub

Private Sub Command5_Click() //指出波节点
Picture1.Circle (t，0)，0.01，RGB(220，250，255)
End Sub

Private Sub Picture1_MouseDown(Button As Integer，Shift As Integer，X As Single，Y As Single)
trace = True //当鼠标按下时，进行取点画图
End Sub

Private Sub Picture1_MouseUp(Button As Integer，Shift As Integer，X As Single，Y As Single)
trace = False //当鼠标未按下，则不进行画图计算
End Sub

Private Sub Picture1_MouseMove(Button As Integer，Shift As Integer，X As Single，Y As Single)
If trace Then //在鼠标移动中，当鼠标按下，画出该点阻抗圆并进行计算
u = X
v = Y
Picture1.Cls
Dim i，r，a，b，j As Single
Picture1.Scale (-1，1)-(1，-1)
Picture1.Line (-1，0)-(1，0)，RGB(255，255，255)
Picture1.Line (0，1)-(0，-1)，RGB(255，255，255)
Picture1.Circle (0，0)，1，RGB(0，255，255)
sb = (1 - (u ^ 2 + v ^ 2)) / ((1 - u) ^ 2 + v ^ 2)
xb = 2 * v / ((1 - u) ^ 2 + v ^ 2)
q = (1 - u ^ 2 - v ^ 2) / ((1 + u) ^ 2 + v ^ 2)
w = (-2 * v) / ((1 + u) ^ 2 + v ^ 2)
t = Sqr(u ^ 2 + v ^ 2)
p = (1 + t) / (1 - t)
k = 1 / p
Picture1.Circle (0，0)，t，RGB(0，2，255)
Picture1.Circle (u，v)，0.01，RGB(255，250，66)
Picture1.Circle (sb / (sb + 1)，0)，1 / (sb + 1)，RGB(255，0，0)
Picture1.Circle (1，1 / xb)，Abs(1 / xb)，RGB(255，0，0)
Text1.Text = u
Text2.Text = v
Text3.Text = sb
Text4.Text = xb
Text5.Text = q
Text6.Text = w
Text7.Text = p
Text8.Text = k
If sb = p Then
Text9.Text = "波腹点"
ElseIf sb = k Then
Text9.Text = "波节点"
Else
Text9.Text = "普通点"
End If
End If
End Sub

Private Sub Text10_Change()
shib = Val(Text10.Text) //在文本框中输入归一化阻抗实部
End Sub

Private Sub Text11_Change()
xub = Val(Text11.Text) //在文本框中输入归一化阻抗虚部
End Sub
程序截图：

实验心得：通过本次课程设计，我对SMITH圆图有个更深刻结识，并且对用VB编程有了一定掌握 ，在实验过程中也遇到了许多问题和困惑，在教师和同窗协助下，解决了一某些难题，尚有某些问题需要在后来学习中完善和解决。+