title: Smithkaart
text: Een smithkaart, Smith-chart of smithdiagram, bedacht door Phillip H. Smith, is in de praktijk van de transmissielijnen een nomogram voor het in elkaar omrekenen van de beide complexe parameters van de lijn, de reflectiecoëfficiënt  en de impedantie . 
  
  Het berekenen van de ingangsimpedantie , die met de belastingsimpedantie  samenhangt door de relatie:
  
  ,
  
  was in het verleden, vóór het gebruik van computers, voor "handmatige" berekening een bewerkelijk karwei. De tegenwoordige computers voeren een dergelijke berekening met bijvoorbeeld programma's als Maple of Excel gemakkelijk uit, zodat het gebruik van smithkaarten in de praktijk min of meer achterhaald is. 
  
  Er bleek echter een relatief eenvoudige grafische methode te zijn, de zogenaamde smithkaart, die berustte op de relatie tussen de impedantie  en de reflectiecoëfficiënt  op enig punt van de lijn. 
  
  en omgekeerd
  
  De methode bepaalt bij de belastingimpedantie via geschikte cirkelvormige coördinaten de bijbehorende reflectiecoëfficiënt aan het einde van de lijn. De reflectiecoëfficiënt aan het begin van de lijn kan dan eenvoudig bepaald worden door de relatie:
  
  ,
  
  die voor verliesvrije lijnen slechts een door de lengte bepaalde fasedraaiing betekent. Vervolgens wordt de bij deze reflectiecoëfficiënt behorende ingangsimpedantie weer van de cirkelvormige coördinaten afgelezen.
  
  Achtergrond smithkaart 
  In het onderstaande gebruiken we steeds de relatieve impedantie 
  
  Het nomogram berust op de volgende constateringen:
  
  Noem 
  
  en
  
  dan is:
  
    
  Dus
  
  en 
  
  Dat wil zeggen 
  
  of anders geschreven:
  
  Voor vaste  zijn dit cirkels om het middelpunt  met straal .
  
  Evenzo is:
  
  of anders geschreven:
  
  Voor vaste  zijn dit cirkels om het middelpunt  met straal .
  
  De bovenstaande figuur 1 toont het principe van een smithkaart. In de figuur staan volle cirkels voor de waarden 0, 0.33, 1 en 3 van het reële deel  van de impedantie . De delen van cirkels daar "dwars" op zijn de lijnen voor de waarden 2, 1, 0.5, 0 (=as), –0.5, –1 en –2 van het imaginaire deel  van de impedantie . 
  
  In de figuur is een (relatieve) impedantie  aangegeven, dus met  en . De bijbehorende reflectiecoëfficiënt  kan worden afgelezen in de gewone rechthoekige coördinaten, maar wordt meestal in de poolcoördinaten  en  gegeven. De absolute waarde  kan gevonden worden als fractie van de straal van de buitenste cirkel. Er geldt:  en .
  
  In onderstaande figuur staat een in de praktijk gebruikte smithkaart.
  
  Toepassing 
  Voor toepassing van de smithkaart gaat men uit van een verliesvrije lijn, of een lijn die bij de signaalfrequentie een zuiver ohmse karakteristieke impedantie heeft. 
  
  Het gebruik van een smithkaart gaat in beginsel in de volgende drie stappen.
  
  1.
  De gegeven impedantie  wordt uitgezet op het cirkelvormige coördinatenstelsel voor het reële deel  en het imaginaire deel  van . In het centrale rechthoekige coördinatenstelsel stelt het uitgezette punt de reflectiecoëfficiënt  voor. Dit stelsel is voor het gemak gegeven in poolcoördinaten en bepaalt dus  en . In figuur 2 is de (relatieve) impedantie  uitgezet.
  
  2.
  Bij een verliesvrije lijn wordt, door omcirkelen om de oorsprong over de juiste hoek, de reflectiecoëfficiënt aan het begin (of in een ander punt) van de lijn gevonden. In geval van demping door de lijn, kan de grootte van de reflectiecoëfficiënt aangepast worden. In figuur 2 komt de lengte van de lijn (of het relevante gedeelte) overeen met een hoek . Door omcirkelen over het dubbele van deze hoek wordt de reflectiecoëfficiënt aan het begin (of op een ander plaats) van de lijn gevonden.
  
  3.
  Op het cirkelvormige coördinatenstelsel kan de bijbehorende impedantie  worden afgelezen. In het geval van figuur 2 is dat: .
  
  Reciproque waarde 
  De smithkaart kan ook gebruikt worden om van een (relatieve) impedantie  de reciproque waarde  te bepalen. Er geldt immers:
  
  ,
  
  dus
  
  en de waarde daarvan kan afgelezen worden bij .
  
  In figuur 3 kan van de impedantie  de inverse waarde  afgelezen worden.
  
  Elektrotechniek