Все об диаграмме Вольперта — Смита

Добрый день, Игорь. На старом форуме у Вас была прекрасная статья об этой диаграмме и ее использовании в радиолюбительских измерениях. Очень хотелось бы почитать ее снова. Если возможно, на этом форуме. Если возможно, перенесите ее сюда, если нет, может как то продублируете?

Спасибо огромное, Игорь! Как просто о сложном! Теперь нужно пару лабораторных работ придумать на эту тему. И "набить руку".

Цитата: Сонгвиник от Май 01, 2021, 04:06:30 pm

Теперь нужно пару лабораторных работ придумать на эту тему.

Несомненно.
Вот, к примеру, нужно настроить точку 1 сопротивления с помощью отрезков кабелей. Вариантов несколько, берём самый простой.
Вначале ставим последовательный кабель такой длины, чтобы т. 1 переместилась по линии равного КСВ в т. 2 (см. выше, как длину в лямбдах считать).
Т. 2 характерна тем, что её проводимость лежит на единичной окружности активной проводимости - это т. 3.
Ну, а далее, реактивная проводимость т. 3 (-1.2 нормированная) компенсируется отрезком параллельного кабеля с проводимостью +1.2, можно ставить как замкнутый щлейф, так и разомкнутый, по диаграмме легко определить нужные длины.
В результате, из т. 3 нормированная проводимость переходит в центр, т. е., там она единица, что соответствует точной настройке, и КСВ=1...

Конечно же, перенести со старого форума не получится.
Попробую вкратце снова.

Итак, диаграмма, которую у нас называют Вольперта, а на запада - Смита, представляет из себя окружность, у которой по диаметру откладывается активная составляющая нормированного сопротивления (R/W, где W-сопротивление, относительно которого проводится измерение), а по окружности - реактивное нормированное сопротивление, справа оно положительно, слева - отрицательно.
Т. е., каждому комплексному сопротивлению соответствует строго своя точка на диаграмме.
Мне привычней работать диаграммой, у которой активная составляющая идёт вертикально, в диаграмме Смита, эта ось обычно горизонтальна.
Чтобы сразу было понятно, рассмотрим пример.
Берём точку 1. По линии равного сопротивления движемся к вертикальной оси, и попадаем в точку 0.3, а по линии равной реактивности - в точку 0.4.
Стало быть, нормированный реактанс точки 1 равен 0.3+j0.4, если меряем относительно 50 Ом, это будет 15+j20 Ом.
Аналогично, у точки 2 - 27.5-j15, у точки 3 - 80+j40.

Так же на диаграмме присутствуют пунктирные линии равного КСВ, пройдя по которым можно определить КСВ, либо КБВ каждой из нагрузок, в примере выше, у точки 1 КСВ=4 (по пунктиру до пересечения с нижней частью диаметра), КБВ=0.25 - аналогично до пересечения с верхней частью диаметра,
у точки 2 КСВ=2, у точки 3 - КСВ=2.2.

Несложно догадаться, что подключив к нагрузке 1 идеальный коаксиальный кабель, по мере его удлинения, мы начнём двигаться от этой точки по линии равного КСВ (пунктир) по часовой стрелке, к примеру, чтобы перейти из точки 1 в точку 1 штрих, необходима длина кабеля 0.19-0.062=0.128 лямбда.
А при подключении полуволнового кабеля, точка 1, сделав полный оборот по часовой стрелке, вновь вернётся в своё положение.
Естественно, всё это верно только для кабеля без потерь, с реальным кабелем точка будет крутиться по спирали, всё более приближаясь к центру диаграммы, где КСВ=1.

По диаграмме довольно легко можно пересчитывать комплексное сопротивление в комплексную проводимость - точка проводимости центрально симметрична относительно центра точке сопротивления - см. пример - точке 1 с нормированным сопротивлением 0.3+j0.4 соответствует точка нормированной проводимости 1.2-j1.6, т. е., по данной диаграмме при понимании физики процессов, без каких-либо дополнений можно легко рассчитывать любые согласующие устройства, чем я, в частности, и занимался во время своей работы в НПО "Энергия", причём, повторю, из дополнительных приспособлений нужна, максимум, логарифмическая линейка.

В настоящее время, понятно, всё быстрее считать специализированными программами, если же кого-то ещё какая конкретика по диаграмме интересует - пишите, писать здесь про всё - до следующего Нового года времени не хватит...

Есть просто шикарное описание сабжа на английском https://www.antenna-theory.com/tutorial/smith/chart.php
Настоятельно рекомендую. Кто не дружит с английским может читать через гугл транслейт translate.google.com

Цитата: Relayer от Май 01, 2021, 11:54:59 am

описание сабжа на английском

Они там линии равного КСВ забыли пририсовать. Вольперт рулит...

Для кабельно-шлейфовой согласуйки совсем не обязательно осваивать диаграмму, есть считалки под заданое Zo и R/X, хотя бы в той же ммане.

Ну, а кто хочет освоить диаграмму, вот несколько неплохих видео туториалов и программный симулятор, опять же на "ангельском":
https://www.w0qe.com/SimSmith.html
http://ae6ty.com/Smith_Charts.html

И по-русски тоже неплохое описание
http://www.ra6foo.qrz.ru/smith.html

+ в ютубе есть несколько роликов русских тоже.

Цитата: Игорь 2 от Май 01, 2021, 10:36:35 am

Чтобы сразу было понятно, рассмотрим пример.
Берём точку 1. По линии равного сопротивления движемся к вертикальной оси, и попадаем в точку 0.3, а по линии равной реактивности - в точку 0.4.
Стало быть, нормированный реактанс точки 1 равен 0.3+j0.4, если меряем относительно 50 Ом, это будет 15+j20 Ом.
Аналогично, у точки 2 - 27.5-j15, у точки 3 - 80+j40.

Добрый день уважаемое сообщество!
Я в теме новичок, только начал осваивать тему указанной диаграммы, так что не пинайте тапками за тупой вопрос.
Не совсем понял как определяется нормированный реактанс, вернее как он определяется относительно 50 Ом? Подскажите пожалуйста...

На ютубе есть ролик про эту диаграмму.
А вообще если есть анализатор спектра и ксв то просто линейным просмотром проще чем диаграммной

Цитата: Gart от Июнь 07, 2022, 02:03:14 pm

как определяется нормированный реактанс, вернее как он определяется относительно 50 Ом? Подскажите пожалуйста...

Простым делением реактанса на нормированное сопротивление. Положим, у Вас Z=60+j20, нормированное сопротивление относительно 50 Ом составит Zн=1.2+j0.4.

Цитата: ra0ahc от Июнь 07, 2022, 04:28:21 pm

анализатор спектра и ксв то просто линейным просмотром проще чем диаграммной

Ну, по поводу анализатора спектра Вы, пожалуй, сильно погорячились...

А то, что диаграмма Вольперта-Смита очень полезна , особенно в начале пути, когда только приступаешь к изучению темы фидерных линий и всяких согласований - в этом у меня нет сомнений. Только после этого приступать к использованию всяких программ типа "tools" в MMANA, чтобы хорошо понимать, что там в расчётах происходит...
В качестве "анализатора спектра" : -) мне пришлось поработать и с измерительными линиями, и тогда с диаграммой Смита вычисления проходили быстрее, чем на калькуляторе

Возможно)) спорить не буду , не дошёл я до неё.

Цитата: Игорь 2 от Июнь 07, 2022, 05:05:37 pm

Простым делением реактанса на нормированное сопротивление

Огромное спасибо за ответ!

Цитата: ra0ahc от Июнь 07, 2022, 04:28:21 pm

На ютубе есть ролик про эту диаграмму.
А вообще если есть анализатор спектра и ксв то просто линейным просмотром проще чем диаграммной

Да, ролики есть, но в этих роликах довольно обобщенная информация. В англоязычном сегменте таких роликов еще больше, но знание языка на уровне "май нейм из Васья" там явно не хватает, субтитры немного помогают не все же недостаточно. А нюансов в использовании данной диаграммы великое множество. Да и просто хочется понимать что и к чему. Есть и NanoVNA на хозяйстве, но она показывает результаты, а почему происходит что-то так или иначе она не говорит.
Но за ответ все же спасибо!

Цитата: Gart от Июнь 07, 2022, 09:14:04 pm

"май нейм из Васья"

Бэзил-полный аналог...