《微波技術(shù)與天線》習(xí)習(xí)題答案

1、微波技術(shù)與天線習(xí)題答案章節(jié) 微波傳輸線理路1.1 設(shè)一特性阻抗為的均勻傳輸線終端接負(fù)載，求負(fù)載反射系數(shù)，在離負(fù)載，及處的輸入阻抗及反射系數(shù)分別為多少？解： （二分之一波長重復(fù)性） （四分之一波長阻抗變換性） （二分之一波長重復(fù)性）1.2 求內(nèi)外導(dǎo)體直徑分別為0.25cm和0.75cm的空氣同軸線的特性阻抗；若在兩導(dǎo)體間填充介電常數(shù)的介質(zhì)，求其特性阻抗及時的波長。解：同軸線的特性阻抗則空氣同軸線 當(dāng)時，當(dāng)時的波長：1.3題 26設(shè)特性阻抗為的無耗傳輸線的駐波比，第一個電壓波節(jié)點離負(fù)載的距離為，試證明此時的終端負(fù)載應(yīng)為證明：1.4 傳輸線上的波長為： 因而，傳輸線的實際長度為： 終端反射系數(shù)為：

2、輸入反射系數(shù)為： 根據(jù)傳輸線的的阻抗變換性，輸入端的阻抗為： 1.5 試證明無耗傳輸線上任意相距/4的兩點處的阻抗的乘積等于傳輸線特性阻抗的平方。 證明：令傳輸線上任意一點看進(jìn)去的輸入阻抗為，與其相距處看進(jìn)去的輸入阻抗為，則有： = 所以有： 故可證得傳輸線上相距的二點處阻抗的乘積等于傳輸線的特性阻抗。1.7 求無耗傳輸線上回波損耗為3dB和10dB時的駐波比。 解 ：由 又由 當(dāng)時， 當(dāng)時，1.9. 特性阻抗為,長度為的均勻無耗傳輸線,終端接有負(fù)載,始端接有電壓為,內(nèi)阻為的電源求:1 傳輸線始端的電壓。2 負(fù)載吸收的平均功率.。3 終端的電壓。解: 1 23 （注意：是位置的函數(shù)）1.11

3、設(shè)特性阻抗為的均勻無耗傳輸線,終端接有負(fù)載阻抗為復(fù)阻抗時,可用以下方法實現(xiàn)/4阻抗變換器匹配：即在終端或在/4阻抗變換器前并接一段終端短路線, 如題1.11圖所示, 試分別求這兩種情況下/4阻抗變換器的特性阻抗及短路線長度l。 （最簡便的方式是:歸一化后采用Smith圓圖計算）解：（1）令負(fù)載導(dǎo)納為 ,并聯(lián)短路線輸入阻抗為 由于負(fù)載阻抗匹配 所以 （注意易錯：+75j用-75j抵消，阻抗是不能直接相加）所以 （如果在Smith圓圖上）令并聯(lián)短路線和負(fù)載并聯(lián)后的輸入阻抗為Z.Z= 則 Z=88.38(2) 令特性阻抗為Z，并聯(lián)短路線長為Z所以 由于匹配 則 得 1.13終端反射系數(shù)為： 駐波比為

4、： 串聯(lián)支節(jié)的位置為： 串聯(lián)支節(jié)的長度為： 1.16 解：由題意可得：Rmin=4.61，Rmax=1390特性阻抗=80.049pp76 題33.設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)BJ32型，a =72.12mm，b=34.04mm。（1）當(dāng)工作波長=6cm時，該波導(dǎo)中可能傳輸哪些模式？（2）若波導(dǎo)處于駐波工作狀態(tài)時測得相鄰兩波節(jié)點之間的距離為10.9cm，求波導(dǎo)波長和工作波長各等于多少？（3）設(shè)=10cm并工作于模式，求相位常數(shù)、波導(dǎo)波長、相速度、群速度和模式阻抗?！窘狻浚?）計算各模式的截止波長：結(jié)論：可傳TE10 TE01 TE11 TM11 TE20共五種模式。注TMmn中的mn都必須不為零。（2）（

5、3）pp77 題1111計算一段特性阻抗為50微帶線的寬度和長度，這段微帶線在2.5GHz有的相移。微帶板的厚度為0.127cm,填充介質(zhì)的相對介電常數(shù)為2.20?！窘狻坑肨xline軟件W=0.3969cm, L=2.1691cmpp77 題1212設(shè)計一段特性阻抗為100的微帶線，微帶板的厚度為0.158cm，填充介質(zhì)的相對介電常數(shù)為2.20。當(dāng)傳輸線工作頻率為4GHz，試求其導(dǎo)波波長?！窘狻坑肨xline軟件波導(dǎo)波長等于5.5823cm第4章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)習(xí)題4.5 習(xí)題（返回）【6】求圖4-19所示型網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣。圖4-19 習(xí)題6圖【解】（返回）思路：分解成單元電路，利用級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)

6、移矩陣【7】求圖4-20所示電路的Z矩陣和Y矩陣。圖4-20 習(xí)題7圖【解】（返回） 圖表 1圖表 2注：Pozar4.7 的解答，可供參考。差個負(fù)號？【解】求其阻抗和導(dǎo)納矩陣【8】求圖4-21 所示電路的散射矩陣。圖4-21 習(xí)題8圖【解】（返回）(a)(b)單個并聯(lián)電容構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，查表4-2知，S參數(shù)： 其中利用參考面移動對S參數(shù)的影響，可得，其中S11=S22，S12=S21： 【13】求圖4-24所示電路中與參考面所確定網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量矩陣和歸一化散射參量矩陣。 圖4-24 習(xí)題13圖【解】思路：把原電路分解成單元電路，并利用單元電路結(jié)果（表4-2）、參量矩陣轉(zhuǎn)換及級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)A矩陣特

7、點進(jìn)行計算。(a)詳解：將(a)圖分解成：其中等效的并聯(lián)歸一化輸入導(dǎo)納為：查表4-2知，單個并聯(lián)導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量：傳輸線的歸一化轉(zhuǎn)移參量：，對應(yīng)的為?？偟臍w一化轉(zhuǎn)移參量：利用表4-1的轉(zhuǎn)換公式計算歸一化散射參量矩陣：(b)中間段是短路短截線，查表4-2知： 代入得：總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：(c)第1和第3是短路短截線，查表4-2知： 代入得：總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：【14】如圖4-25所示二端口網(wǎng)絡(luò)參考面處接歸一化負(fù)載阻抗，而、 為二端口網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量，試證明參考面處的輸入阻抗為： 圖4-25習(xí)題14圖【證明】回顧定義：簡記為： 有： 因為：，代入上式即得： 【證畢】【19】已知二端口網(wǎng)

8、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)及輸入駐波比。【解】14兩端面開路的同軸線諧振器，其長度為5cm，同軸線內(nèi)充填介質(zhì)，介質(zhì)的。同軸線內(nèi)導(dǎo)體半徑為1cm，外導(dǎo)體半徑為2.5cm。求：(1) 諧振器的基波諧振頻率（開路端效應(yīng)忽略）；(2) 當(dāng)諧振器一端面短路，另一端開路時，確定其基波諧振頻率?！窘狻堪氩ㄩL：四分之一： 10有一只型同軸腔，腔內(nèi)充以空氣，其特性阻抗，開路端帶有電容，采用短路活塞調(diào)諧，當(dāng)調(diào)到時的諧振頻率是多少？【解】17試證明圖5-110為一個J變換器，并求出變換器的輸入導(dǎo)納。 圖5-110 習(xí)題17圖15如圖5-109所示,一個諧振腔，其無載Q為100

9、0，其與特性阻抗為的無耗傳輸線耦合，在線上測得諧振時的電壓駐波比是2.5。求：（1）腔體的有載Q；（2）當(dāng)信源入射功率為400mw時，諧振腔所吸收的功率。圖5-109 習(xí)題15圖【解】以串聯(lián)諧振為例：28如圖5-118所示，一支對稱的定向耦合器，其方向性為無窮大，耦合度為20dB，用此定向耦合器監(jiān)視輸送到負(fù)載的功率，功率計讀數(shù)為8mw，它對臂4產(chǎn)生的駐波比為2.0，功率計讀數(shù)為2mw，它對臂3匹配，求：（1）負(fù)載上吸收的功率；（2）臂 2上的駐波比。圖5-118 習(xí)題28圖【解】35寫出圖5-122所示的波導(dǎo)匹配雙和理想環(huán)行器組合的電路的矩陣。 圖5-122 習(xí)題35圖19試?yán)L圖5-112 中

10、濾波器結(jié)構(gòu)的等效電路，并說明它是帶通還是帶阻濾波器？ 圖5-112 習(xí)題19圖20畫出圖5-113中各濾波器電路的可能的微波結(jié)構(gòu)。圖5-113 習(xí)題20圖21用K、J變換器表示圖5-114中的濾波器的等效電路，并說明是什么濾波器 圖5-114 習(xí)題21圖 22試判別如圖5-115所示定向耦合器的耦合端和隔離端。 圖5-115 習(xí)題22圖 23如圖5-116所示，有一反向定向耦合器。其耦合度為4.8dB，現(xiàn)用于微波測量中改作為合路器。即在適當(dāng)端口上接入二個微波信號源，其頻率分別為、，在輸出端口上獲得功率的合路輸出。問： (1)用哪兩個端口作為信號輸入端，哪一個端口作為輸出端，哪一個端口接匹配負(fù)載

11、？ (2)若要求輸出端上，、各輸出lmw，問、輸入功率各為多少(、信號源接何端口請自定標(biāo)明） 圖5-116 習(xí)題23圖 24試證明兩個耦合度k=8.34dB定向耦合器按圖5-117所示連接后，可以得到一個3dB定向耦合器。圖5-117 習(xí)題24圖25如何利用一個理想的魔T和一個匹配負(fù)載這兩個元件組成一個定向耦合器其過渡衰減量是幾分貝方向性如何 26寫出、和混合電路的矩陣。 27有一無耗二口網(wǎng)絡(luò)，各口均接以匹配負(fù)載，已知其矩陣為 當(dāng)高頻功率從口輸入時，試間、口的輸出功率以及反射回口的功率各為多少？若以回輸入波為基準(zhǔn)，各口的輸出波相位關(guān)系是怎樣的？ 28如圖5-118所示，一支對稱的定向耦合器，其

12、方向性為無窮大，耦合度為20dB，用此定向耦合器監(jiān)視輸送到負(fù)載的功率，功率計讀數(shù)為8mw，它對臂4產(chǎn)生的駐波比為20，功率計讀數(shù)為2mw，它對臂3匹配，求： （1）負(fù)載上吸收的功率；（2）臂 2上的駐波比。 圖5-118 習(xí)題28圖 29如圖5-119所示,一個平行耦合微帶線定向耦合器在中心頻率時的耦合系數(shù)為，已知、口接上反射系數(shù)為的負(fù)載，試求其輸入端反射系數(shù)和輸出端的傳輸系數(shù)。若，或 輸入端反射系數(shù)和輸出端的傳輸系數(shù)又如何？ 圖5-119 習(xí)題29圖 30如圖5-120所示，寫出由二個匹配雙組成的三口電路的矩陣。 圖5-120 習(xí)題30圖31如圖5-121所示的雙T接頭作為測量阻抗的電橋，若，試證明口輸出相對功率為 圖5-121 習(xí)題31圖32寫出下列各種理想二口網(wǎng)絡(luò)的矩陣： (1) 理想衰減器； (2) 理想移相器； (3) 理想隔離器。33有個三口網(wǎng)絡(luò)，其矩陣為 問此元件中有無吸收物質(zhì)它是一個什么樣的微波元件 3