微波技術(shù)習(xí)題.doc

微波技術(shù)習(xí)題思考題1.1 什么是微波？微波有什么特點(diǎn)？1.2 試舉出在日常生活中微波應(yīng)用的例子。1.3 微波波段是怎樣劃分的？1.4 簡(jiǎn)述微波技術(shù)未來的發(fā)展?fàn)顩r。2.1何謂分布參數(shù)？何謂均勻無損耗傳輸線？2.2 傳輸線長(zhǎng)度為10cm，當(dāng)信號(hào)頻率為9375MHz時(shí)，此傳輸線屬長(zhǎng)線還是短線？2.3傳輸線長(zhǎng)度為10cm，當(dāng)信號(hào)頻率為150KHz時(shí)，此傳輸線屬長(zhǎng)線還是短線？2.4傳輸線特性阻抗的定義是什么？輸入阻抗的定義是什么？2.5什么是反射系數(shù)、駐波系數(shù)和行波系數(shù)？2.6傳輸線有哪幾種工作狀態(tài)？相應(yīng)的條件是什么？有什么特點(diǎn)？3.1何謂矩形波導(dǎo)？矩形波導(dǎo)傳輸哪些模式？3.2何謂圓波導(dǎo)？圓波導(dǎo)傳輸哪些模式？3.3矩形波導(dǎo)單模傳輸?shù)臈l件是什么？3.4何謂帶狀線？帶狀線傳輸哪些模式？3.5何謂微帶線？微帶線傳輸哪些模式？3.6 何謂截止波長(zhǎng)？何謂簡(jiǎn)并模？工作波長(zhǎng)大于或小于截止波長(zhǎng)，電磁波的特性有何不同？3.7 矩形波導(dǎo)TE10模的場(chǎng)分布有何特點(diǎn)？3.8何謂同軸線？傳輸哪些模式？3.9為什么波導(dǎo)具有高通濾波器的特性？3.10 TE波、TM波的特點(diǎn)是什么？3.11何謂波的色散？3.12任何定義波導(dǎo)的波阻抗？分別寫出TE波、TM波波阻抗與TEM波波阻抗之間的關(guān)系式。4.1為什么微波網(wǎng)絡(luò)方法是研究微波電路的重要手段？4.2微波網(wǎng)絡(luò)與低頻網(wǎng)絡(luò)相比有哪些異同？4.3網(wǎng)絡(luò)參考面選擇的要求有什么？4.4表征微波網(wǎng)絡(luò)的參量有哪幾種？分別說明它們的意義、特性及其相互間的關(guān)系？4.5二端口微波網(wǎng)絡(luò)的主要工作特性參量有哪些？4.6微波網(wǎng)絡(luò)工作特性參量與網(wǎng)絡(luò)參量有何關(guān)系？4.7常用的微波網(wǎng)絡(luò)有哪些？對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)特性參量是什么？4.8微波網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)流圖是什么？簡(jiǎn)要概述信號(hào)流圖化簡(jiǎn)法則有哪些？5.1試述旋轉(zhuǎn)式移相器的工作原理，并說明其特點(diǎn)。5.2試分別敘述矩形波導(dǎo)中的接觸式和抗流式接頭的特點(diǎn)。5.3試從物理概念上定性地說明：階梯式阻抗變換器為何能使傳輸線得到較好的匹配。5.4在矩形波導(dǎo)中，兩個(gè)帶有抗流槽的法蘭盤是否可以對(duì)接使用?5.5微波元件中的不連續(xù)性的作用和影響是什么?5.6利用矩形波導(dǎo)可以構(gòu)成什么性質(zhì)的濾波器?5.7試說明空腔諧振器具有多諧性，采用哪些措施可以使腔體工作于一種模式?5.8欲用空腔諧振器測(cè)介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)，試簡(jiǎn)述其基本原理和方法。6.1什么是雙極晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？6.2如何判斷微波晶體管放大器的穩(wěn)定性？6.3設(shè)計(jì)小信號(hào)微波晶體管放大器依據(jù)的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？6.4什么是單向化設(shè)計(jì)？單向化設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是什么？6.5什么是混頻二極管的凈變頻損耗？如何降低這種損耗？6.6什么是混頻二極管的寄生參量損耗？如何減小這種損耗？6.7 什么是負(fù)阻效應(yīng)？ 6.8簡(jiǎn)述負(fù)阻型微波振蕩器起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？ 習(xí) 題2.1 一根的無耗傳輸線，終端接有阻抗1) 欲使線上的電壓駐波比等于3，則 和有什么關(guān)系？2) 若，求等于多少？3) 求在第二種情況下，距負(fù)載最近的電壓最小點(diǎn)位置。2.2 求下圖所示電路的輸入阻抗。題2.2圖()()()2.3 一根特性阻抗為、長(zhǎng)度為2m的無耗傳輸線工作于頻率，終端接有阻抗，試求其輸入阻抗。2.4 考慮一無損耗傳輸線，1）當(dāng)負(fù)載阻抗時(shí)，欲使線上駐波比最小，則線的特性阻抗應(yīng)為多少？2）求出該最小的駐波比及相應(yīng)的電壓反射系數(shù)。3）確定距負(fù)載最近的電壓最小點(diǎn)的位置。2.5 特性阻抗為50的傳輸線終端接負(fù)載時(shí)，測(cè)得反射系數(shù)模=0.2，求線上電壓波腹點(diǎn)和波節(jié)點(diǎn)處的輸入阻抗。2.6 均勻無損耗傳輸線終端接負(fù)載阻抗ZL時(shí)，沿線電壓呈行駐波分布，相鄰波節(jié)點(diǎn)之間的距離為2cm，靠近終端的第一個(gè)電壓波節(jié)點(diǎn)離終端0.5cm，駐波比為1.5，求終端反射系數(shù)。2.7 已知傳輸線特性阻抗，負(fù)載阻抗，用圓圖確定終端反射系數(shù)。2.8 特性阻抗為50的傳輸線，終端負(fù)載不匹配，沿線電壓波腹=10V，波節(jié)=6V，離終端最近的電壓波節(jié)點(diǎn)與終端間距離為0.12，求負(fù)載阻抗ZL。若用短路分支線進(jìn)行匹配，求短路分支線的并接位置和分支線的最短長(zhǎng)度。2.9 無耗均勻長(zhǎng)線的特性阻抗，終端接負(fù)載阻抗，若用單支節(jié)匹配，試求單支節(jié)的長(zhǎng)度及接入位置。2.10 證明無耗傳輸線的負(fù)載歸一化阻抗、行波系數(shù)K和負(fù)載到第一個(gè)電壓波節(jié)點(diǎn)的距離lmin三者之間滿足下列關(guān)系式：2.11 均勻無損耗長(zhǎng)線終接ZL100，信號(hào)頻率為1000MHZ時(shí)，測(cè)得終端電壓反射系數(shù)的相角1800和電壓駐波比1.5。計(jì)算終端電壓反射系數(shù)2、長(zhǎng)線特性阻抗Z0及距終端最近的一個(gè)電壓波幅點(diǎn)的距離lmax。2.12 一個(gè)感抗為jXL的集中電感可以用一段長(zhǎng)度為le的終端短路的傳輸線等效，試證明其等效關(guān)系為（Z0為特性阻抗）。2.13 一個(gè)容抗為jXC的集中電容可以用一段長(zhǎng)度為le的終端開路的傳輸線等效，試證明其等效關(guān)系為（Z0為特性阻抗）。2.14用特性阻抗為600的短路線代替電感為2105H的線圈，當(dāng)信號(hào)頻率為300MHZ時(shí)，問短路線長(zhǎng)度為多少？若用特性阻抗為600的開路線代替電容量為0.884pF的電容器，當(dāng)信號(hào)頻率為300MHZ時(shí)，問開路線長(zhǎng)度為多少？2.15無耗長(zhǎng)線的特性阻抗為300，當(dāng)線長(zhǎng)度l分別為l1和l2時(shí)，計(jì)算終端短路和開路條件下的輸入阻抗。2.16 均勻無損耗短路線，其長(zhǎng)度如表2.4所列，試用圓圖確定傳輸線始端歸一化輸入阻抗及歸一化輸入導(dǎo)納。2.17 均勻無損耗開路線，其長(zhǎng)度如表2.5所示，試用圓圖確定傳輸線始端歸一化輸入阻抗及歸一化輸入導(dǎo)納。2.18 根據(jù)表2.6所給定的負(fù)載阻抗歸一化值，用圓圖確定駐波比和反射系數(shù)模。表2.4短路線長(zhǎng)度0.1820.250.150.62輸入阻抗Zin輸入導(dǎo)納Yin 表2.5開路線長(zhǎng)度0.1820.250.150.62輸入阻抗Zin輸入導(dǎo)納Yin 表2.6負(fù)載阻抗0.3+j1.30.5-j1.63.00.250.45-j1.2-j2.0駐波比反射系數(shù)模3.1 用BJ-100型矩形波導(dǎo)（ab22.610.16mm2），傳輸TE10波，終端負(fù)載與波導(dǎo)不匹配，測(cè)得波導(dǎo)中相鄰兩個(gè)電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)之間的距離為19.88mm，求工作波長(zhǎng)。3.2 BJ-100型矩形波導(dǎo)填充相對(duì)介電常數(shù)的介質(zhì)，信號(hào)頻率為f =10000MHz，求TE10波的相波長(zhǎng)和相速度。3.3 矩形波導(dǎo)截面尺寸為ab=72mm30mm，波導(dǎo)內(nèi)充滿空氣，信號(hào)源頻率為3GHZ，試求：1）波導(dǎo)中可以傳播的模式 2）該模式的截止波長(zhǎng)、波數(shù)、波導(dǎo)的波長(zhǎng)，相速、群速和波阻抗。3.4 用BJ-32型矩形波導(dǎo)（ab=72.14mm34.04mm）作饋線，試問：1）當(dāng)工作波長(zhǎng)為6cm時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸哪些模式？2）在傳輸TE10模的矩形波導(dǎo)中，測(cè)得相鄰兩波節(jié)點(diǎn)的距離為10.9cm，求及；3）當(dāng)波導(dǎo)中傳輸工作波長(zhǎng)為=10cm的TE10模時(shí)，求、及。3.5 有一無限長(zhǎng)的矩形波導(dǎo)，在z0處填充相對(duì)介電常數(shù)為的介質(zhì)，其中TE10波的波阻抗用Z02表示，相波長(zhǎng)為；在z0的區(qū)域填充媒質(zhì)為空氣，其中TE10波的波阻抗用Z01表示，相波長(zhǎng)為，電磁波由z0的區(qū)域引入，試證明Z02/ Z01= 。3.6媒質(zhì)為空氣的同軸線外導(dǎo)體內(nèi)直徑D=7mm，內(nèi)導(dǎo)體直徑d=3.04mm，要求同軸線只傳輸TEM波，問電磁波的最短工作波長(zhǎng)為多少？3.7 已知帶狀線尺寸b=2mm、t=0.1mm、w=1.4mm，介質(zhì)的，求帶狀線的特性阻抗Z0及傳輸TEM容許的最高信號(hào)頻率。3.8 要求微帶線特性阻抗Z0=75，介質(zhì)的，基片厚度h=0.8mm，求微帶線的寬度w。3.9 已知工作波長(zhǎng)，采用矩形波導(dǎo)尺寸ab=7.112mm3.556mm的TE10模傳輸，現(xiàn)轉(zhuǎn)換到圓波導(dǎo)TE01模傳輸，要求兩波導(dǎo)中相速度相等，問圓波導(dǎo)直徑D為多少？3.10 當(dāng)矩形波導(dǎo)工作在TE10模時(shí)，試問圖上哪些縫會(huì)影響波的傳輸？題4.1 圖4.1 求如圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗參量。Z0Z題 4.2 圖4.2 如圖所示，試求出網(wǎng)絡(luò)的阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣。4.3 如圖所示，試求出網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣。題 4.4圖Y0Y1Y2題 4.3 圖4.4 求如圖所示的T型網(wǎng)絡(luò)的A參量矩陣。4.5 求下圖電路的參考面T1、T2所確定的網(wǎng)絡(luò)散射參量矩陣。Z0Z0Z0T2T11Z01Z02Z0Z0T1T2(a)(b)題 4.5 圖4.6 一線性互易無耗二端口網(wǎng)絡(luò)終端接匹配負(fù)載時(shí)，證明輸入端反射系數(shù)模值與傳輸參量的模之間滿足下列關(guān)系式。4.7 如下圖所示，二端口網(wǎng)絡(luò)參考面T2接歸一化負(fù)載阻抗。證明參考面T1的歸一化輸入阻抗為。題 4.8 圖題 4.7 圖4.8 如圖所示的二端口網(wǎng)絡(luò)，試問：（1）歸一化轉(zhuǎn)移參量矩陣；題 4.10 圖（2）什么條件下插入此二端口網(wǎng)絡(luò)不引起附加反射？題 4.9 圖4.9 測(cè)得矩形波導(dǎo)E面的散射參量，若用上圖電路等效，試求等效電路中的與理想變壓器的變比。4.10 如下圖微波網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中、段為理想傳輸線，其特性阻抗為Z0，兩段線間有一個(gè)由、構(gòu)成的型網(wǎng)絡(luò)，且，終端接負(fù)載，試求：（1）此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的S參量矩陣；（2）輸入端的反射系數(shù)。4.11 如下圖所示，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，、分別為一段理想傳輸線，其特性阻抗為、，為并聯(lián)電納，試求歸一化的散射矩陣S。題 4.13 圖題 4.11 圖4.12 由參考面、所確定的二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量為、及，網(wǎng)絡(luò)輸入端傳輸線相移常數(shù)為。若參考面外移距離至處，求參考面、所確定的網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣。4.13求圖示流圖從源節(jié)點(diǎn)到的傳輸量。題 4.19 圖4.14 微波系統(tǒng)等效電路如下圖所示，試計(jì)算此系統(tǒng)的插入衰減和插入相移。題 4.14 圖4.15 試求在特性阻抗為的理想傳輸線上并聯(lián)一個(gè)的阻抗所引起的插入衰減。4.16 已知二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參量，網(wǎng)絡(luò)外接傳輸線特性阻抗為，求網(wǎng)絡(luò)輸入駐波比。4.17 已知一個(gè)互易對(duì)稱無耗二端口網(wǎng)絡(luò)，輸出端接匹配負(fù)載，測(cè)得網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)為，試求：（1）、；（2）插入相移、插入衰減、電壓傳輸系數(shù)和輸入駐波比。4.18 已知二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣為求二端口網(wǎng)絡(luò)的插入相移、插入衰減、電壓傳輸系數(shù)和輸入駐波比。4.19 二端口網(wǎng)絡(luò)如圖所示，試求：（1）R1、R2滿足什么關(guān)系時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的輸入端反射系數(shù)為零；（2）在上述條件下，若使網(wǎng)絡(luò)的工作衰減為20dB時(shí)，R1、R2各等于多少？4.20 二端口網(wǎng)絡(luò)中，并聯(lián)阻抗為，試求：題 4.20 圖（1）散射參量矩陣S；（2）插入衰減、插入相移；（3）當(dāng)終端反射系數(shù)為的負(fù)載時(shí)，求輸入端反射系數(shù)。5.1已知終端匹配的波導(dǎo)，在其寬邊中央插入一個(gè)螺釘，在該處測(cè)得反射系數(shù)為0.4，求該螺釘?shù)臍w一化電納值。 5.2已知波導(dǎo)寬邊，工作波長(zhǎng)，若用厚度的膜片進(jìn)行匹配，并且膜片的相對(duì)電納為-0.6，求膜片的尺寸。5.3證明一個(gè)無損、互易和對(duì)稱的三端口網(wǎng)絡(luò)能夠通過端口3短路使端口l和2得到匹配。5.4設(shè)有一線性互易無耗的四端口網(wǎng)絡(luò)，如圖5-42所示，它在結(jié)構(gòu)上對(duì)平面對(duì)稱，試證明：只要，則必為定向耦合器。5.5如圖5-43所示的微帶不等功率分配器，已知在中心波長(zhǎng)時(shí)，輸入端微帶線特性阻抗，端口2和端口3均接匹配負(fù)載。若要求，試計(jì)算、及、。 圖 5-42 習(xí)題5.4 圖 5-43 習(xí)題5.55.6在三分支Y型接頭中，假定端口1、端口2是匹配的，試證明：選擇適當(dāng)?shù)膮⒖济婵梢允蛊渖⑸渚仃嘢為 5.7設(shè)計(jì)一個(gè)三端功分器，功分比為，源阻抗。5.8微帶低通濾波器，給定截止頻率，阻帶頻率，試確定具有最平插入衰減頻率特性的原型濾波器的節(jié)數(shù)及各元件的歸一化值，畫出電感輸入式梯形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。5.9用四個(gè)開路四分之一波長(zhǎng)線諧振器設(shè)計(jì)一個(gè)最平帶阻濾波器。中心頻率在到，帶寬15，阻抗。5.10用三個(gè)四分之一波長(zhǎng)短路線諧振器設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器，具有一個(gè)波紋的等波紋響應(yīng)，通帶從到，阻抗。5.11用開路線構(gòu)成的傳輸線諧振器。如果復(fù)數(shù)傳播常數(shù)為，求該諧振器Q值。5.12如圖5-44所示，諧振腔由長(zhǎng)、的空氣填充的同軸線構(gòu)成，一端短路，一端接電容。 (a)為了在得到最低次諧振，需要多大的電容? (b)如果與電容平行放置一個(gè)電阻，因而引入損耗，試計(jì)算Q值。 圖5-44 習(xí)題5.125.13用同軸線式波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量波導(dǎo)中的工作波長(zhǎng)，已知調(diào)諧活塞分別在刻度，發(fā)生諧振，問工作波長(zhǎng)為多少?5.14設(shè)計(jì)一個(gè)3型同軸腔。要求單模振蕩，確定腔體內(nèi)外導(dǎo)體的直徑和腔長(zhǎng)；又為了減小腔體長(zhǎng)度采用電容負(fù)載式。若內(nèi)導(dǎo)體長(zhǎng)度縮減時(shí)，求此電容的大小。5.15鐵氧體屬于哪一類磁性材料，其一般特性是什么?5.16鐵氧體的張基導(dǎo)磁率對(duì)不同的極化波產(chǎn)生什么現(xiàn)象。6.1 已知兩個(gè)微波晶體管的S參數(shù)為：（a） ，（b） ，試判斷微波晶體管的穩(wěn)定性，并說明能否進(jìn)行單向化設(shè)計(jì)。6.2 要求設(shè)計(jì)工作頻帶為1800MHz2000MHz單極放大器，輸入端和輸出端的阻抗均為50。6.3 何謂振蕩器的工作點(diǎn)？如何判別工作點(diǎn)穩(wěn)定與否？6.4 試分析混頻器電流的頻譜？6.5 試考慮對(duì)于混頻二極管的凈變頻損耗，如何回收？6.6 舉例說明，如何利用圖解法分析負(fù)阻型微波振蕩器的穩(wěn)定條件？ 6.7試分析負(fù)阻型振蕩器的振蕩原理？參考答案2.1 1) 2) 2.2()；() ；()2.32.4 1）；2），；3）2.5 ；2.6 j0.22.7 2.8 ，2.9 ， 2.11 ，2.14 2.15 3.1 3cm3.2 2.32cm，2.32108m/s3.3 1)波導(dǎo)中只能傳輸TE10模2) ，3