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EXCELを用いたスミスチャートの書き方

世の中の本を探してみても、スミスチャートの読み方や描き方に関する本や情報はたくさんあります。ただ、実務的には手書きで描くことよりもエクセルを用いて書きたいときや取得したデータを、エクセルを用いてスミスチャートに表現したいことが多いのではないかと思います。しかしエクセルの表を見てみてもスミスチャートを選択する項目もなく、自分で描画しようと考えてもあまり情報を得ることができない現実を目の当たりにするのではないでしょうか。そこで、今回はエクセルを用いたスミスチャートの描画方法を解説致します

反射係数の計算式

高周波を取り扱うときには出力側のインピーダンスと、出力より先の伝送路を含む負荷側のインピーダンスが同じでなければ、出力した電力の一部分が負荷で消費されずに反射されて出力側へ戻ってくる現象が発生します。(詳しくは別のページで説明)このときに発生する反射の大きさを表すの「反射係数」とよばれる係数を使用します。この反射係数は出力波に対する反射波の比を係数としています。この反射係数の変数として通常「ρ(ロー)」が用いられます。

コンデンサのリアクタンス

コンデンサは日本ではそう呼ばれていますが、海外などでは通常キャパシターと呼ばれています。基本的にコンデンサの構造は2枚の平行な金属を並べられたものであり、その間は導電性の無い空気や誘電体がはさまれているため、基本的に直流に対しての抵抗値は「∞」とみなすことができます。 しかし交流電圧をかけると、電力が通過する特性をもっています。しかしこのときに、コンデンサの容量によってその度合いは異なりますが、電圧よりも、電流が先に出てくる現象が現れます。簡単にイメージをするならコンデンサによって電流が引っ張られているイメージをすると分かりやすいのではないでしょうか

コイルのリアクタンス

コイルの成分はインダクタンスと呼ばれており、電線を円形に何回もまいたコイルの電気的な性能を表す言葉です。実際のコイルはただ単に円形に電線を何度も巻いたものだけではなく、鉄やフェライトなどの磁性を高める材料(コア)に巻き付けたものです。またその他に2つの巻き線を利用したトランスなどもインダクタンスとなります。

インピーダンスの並列合成の計算式

通常の抵抗の並列合成であれば、和分の積(Ra×Rb)/(Ra+Rb)で簡単に求める事ができます。しかし虚数の成分が入ってくるインピーダンスを計算する場合は簡単には行きません。考え方としては和分の積(Za×Zb)/(Za+Zb)で求める事には間違えないのですがこのZaとZbはr+xjと言う虚数の成分を含むため計算が複雑になります。いろいろなサイトや本をみてもZa,Zbの片方が虚数のみの場合、両方が虚数の場合の計算の方法の記載は多くすぐに見つかるのですが両方が実数と虚数を含む場合の計算方法が示されていることは少ないです。そこでZa,Zbともにr+xjの形をとる場合の並列合成の計算の方法を紹介致します。(片方が実数のみの場合にはx=0やr=0とすることでどのパターンにも応用できます。)

エクセルスミスチャートプロット

資料やデータをまとめるときに,簡単にエクセルでスミスチャートにプロットしたいときがあるのですが、おおがかりなシートやソフトを使うのも手間だと感じることがあります。そこで簡単にプロットできる簡易的なスムスチャートのエクセルシートを作成致しました。

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