Smithdiagrammen

Smithdiagrammen vormen een grafische methode uit de RF- en microwave-techniek om complexe impedanties en reflectiecoëfficiënten te visualiseren. Ze dienen als hulpmiddel bij het analyseren en ontwerpen van impedantie matching in transmissielijnen, antennes en kabelsystemen, en maken snelle berekeningen mogelijk zonder uitgebreide formules.

De kern van de Smith-diagram is de complex reflectiecoëfficiënt Γ, die binnen de eenheidskegel wordt afgebeeld. Door de normalisatie van de impedantie met de karakteristieke impedantie Z0 en de relatie Γ = (Z_n − 1)/(Z_n + 1) met Z_n = Z/Z0 wordt elk impedantiepunt geconverteerd naar een punt in het diagram. Het centrum van het diagram komt overeen met Z = Z0 (Γ = 0); Γ = +1 en Γ = −1 komen overeen met open en kortsluiting. Het diagram biedt een gecombineerde weergave van impedanties en admittanties en maakt transformaties langs een transmissielijn visueel traceerbaar.

Het diagram bevat cirkels van constante weerstand en krommen van constante reactantie. Constante weerstandscirkels liggen over het algemeen horizontaal langs de realistische as, terwijl constante reactantiekrommen schuine lijnen of arcken vormen die de inductieve en capaciteit-achtige reacties vertegenwoordigen. Door een impedantie of admittance op te schrijven en vervolgens langs lijnen van gelijke lengte van een verliesloze of verlieslatende lijn te bewegen, kan men de voortstuwing van impedantie-transformaties en de bijbehorende inputimpedantie bepalen.

Toepassingen omvatten het ontwerpen van matching-netwerken, stapelen van stubben en het snel schatten van inputimpedanties bij verschillende lengtes van afname- of opweklijn. De Smith-diagram werd in 1939 geïntroduceerd door Phillip H. Smith en is sindsdien een standaardtool gebleven in RF-ontwerp.