史密斯圆图，边画边学！

% 清除工作区、命令窗口，关闭所有图形窗口

clear;

clc;

close all;

% 定义每个圆的采样点数，数值越大圆越平滑

n_points = 1000;

% 生成从 0 到 2π 的角度序列，用于绘制圆

theta = linspace(0, 2 * pi, n_points);

% 定义要绘制的归一化电阻值

r_values = [0, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10];

% 定义要绘制的归一化电导值

g_values = [0, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10];

% 定义要绘制的反射系数模值

gamma_values = [0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1];

% 开启图形保持模式，允许在同一图形中绘制多个对象

hold on;

% 绘制阻抗圆

for r = r_values

    % 计算不同电抗值对应的阻抗圆

    for x = -10:0.1:10

        % 计算归一化阻抗

        z = r + 1j * x;

        % 计算反射系数

        gamma = (z - 1) / (z + 1);

        % 提取反射系数的实部和虚部

        real_gamma = real(gamma);

        imag_gamma = imag(gamma);

        % 绘制阻抗圆上的点

        plot(real_gamma, imag_gamma, 'b.', 'MarkerSize', 1);

    end

end

% 绘制导纳圆

for g = g_values

    % 计算不同电纳值对应的导纳圆

    for b = -10:0.1:10

        % 计算归一化导纳

        y = g + 1j * b;

        % 根据导纳和阻抗的倒数关系计算阻抗

        z = 1 / y;

        % 计算反射系数

        gamma = (z - 1) / (z + 1);

        % 提取反射系数的实部和虚部

        real_gamma = real(gamma);

        imag_gamma = imag(gamma);

        % 绘制导纳圆上的点

        plot(real_gamma, imag_gamma, 'r.', 'MarkerSize', 1);

    end

end

% 绘制等反射系数圆

for gamma = gamma_values

    % 计算等反射系数圆上各点的横坐标

    x_gamma = gamma * cos(theta);

    % 计算等反射系数圆上各点的纵坐标

    y_gamma = gamma * sin(theta);

    % 绘制等反射系数圆，颜色为黑色虚线，线宽为 0.5

    plot(x_gamma, y_gamma, 'k--', 'LineWidth', 0.5);

end

% 绘制实轴，颜色为黑色，线宽为 1.5

plot([-1.2, 1.2], [0, 0], 'k', 'LineWidth', 1.5);

% 绘制虚轴，颜色为黑色，线宽为 1.5

plot([0, 0], [-1.2, 1.2], 'k', 'LineWidth', 1.5);

% 设置坐标轴比例相等，保证图形显示正常

axis equal;

% 设置坐标轴的范围

axis([-1.2, 1.2, -1.2, 1.2]);

% 显示网格线

grid on;

% 设置图形的标题

title('史密斯圆图');

% 添加图例，说明不同颜色曲线代表的含义

legend('阻抗圆', '导纳圆', '等反射系数圆');

% 定义负载阻抗（示例值）
Z_load =20+1j*30;
Z0 =50;% 特性阻抗
% 归一化负载阻抗
z_load = Z_load / Z0;
% 计算负载阻抗对应的反射系数
gamma_load =(z_load -1)/(z_load +1);
% 绘制负载阻抗点
plot(real(gamma_load),imag(gamma_load),'go','MarkerSize',10,'LineWidth',2);
text(real(gamma_load)+0.02,imag(gamma_load),'负载阻抗','FontSize',10);

r = 1;
x_series =-imag(z_load)+sqrt(1-real(z_load)^2);
z_new =real(z_load)+1j*(imag(z_load)+ x_series);
gamma_new =(z_new -1)/(z_new +1);
% 绘制串联电抗后的阻抗点
plot(real(gamma_new),imag(gamma_new),'mo','MarkerSize',10,'LineWidth',2);
text(real(gamma_new)+0.02,imag(gamma_new),'串联电抗后','FontSize',10);

plot([real(gamma_load), real(gamma_new)], [imag(gamma_load), imag(gamma_new)], 'g-', 'LineWidth', 2);

% 再通过并联电纳将虚部匹配到 0
y_new =1/ z_new;
b_shunt =-imag(y_new);
y_final =real(y_new)+1j*(imag(y_new)+ b_shunt);
z_final =1/ y_final;
gamma_final =(z_final -1)/(z_final +1);
% 绘制最终匹配后的阻抗点
plot(real(gamma_final),imag(gamma_final),'co','MarkerSize',10,'LineWidth',2);
text(real(gamma_final)+0.02,imag(gamma_final),'匹配完成','FontSize',10);

plot([real(gamma_new), real(gamma_final)], [imag(gamma_new), imag(gamma_final)], 'm-', 'LineWidth', 2);

% 添加图例
legend('阻抗圆', '导纳圆', '等反射系数圆', '负载阻抗', '串联电抗后', '匹配完成');