微波技术与天线 答案 第1章.pdf

第一章第一章 1 1 1 1 解 解 f 9375f 9375M MH Hz z 3 2 3 1251c fcml 此传输线为长线此传输线为长线 1 1 2 2 解 解 f 150kf 150kH Hz z 4 2000 0 5 101c fml 此传输线为短线此传输线为短线 1 1 3 3 答 答 当频率很高 传输线的长度与所传电磁波的波长相当时 低频时忽略当频率很高 传输线的长度与所传电磁波的波长相当时 低频时忽略 的各种现象与效应 通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻 电感 的各种现象与效应 通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻 电感 电容和漏电导表现出来 影响传输线上每一点的电磁波传播 故称其电容和漏电导表现出来 影响传输线上每一点的电磁波传播 故称其 为分布参数 用为分布参数 用 1111 R L C G表示 分别表示 分别称称其为传输线单位长度的分布其为传输线单位长度的分布 电阻 分布电感电阻 分布电感 分布电容和分布电导 分布电容和分布电导 1 1 4 4 解 解 特性阻抗特性阻抗 9 01 0 12 10 1 665 10 50 0 666 10 LL Z CC f 50f 50H Hz Xz X1 1 L L1 1 2 2 5050 16 6516 65 1010 9 9 cm 5 23 cm 5 23 1010 6 6 cm cm B B1 1 C C1 1 2 2 5050 0 6660 666 1010 1010 1212 2 09 2 09 1010 9 9S cm S cm 1 1 5 5 解 解 22 j zj z ir U zU eU e 22 0 1 j zj z ir I zU eU e Z 将将 22 233 20 2 42 ir UV UVz 代入代入 33 22 3 4 20220218 jj z UeejjjV 3 4 1 2020 11 200 z IjjjA 3 4 18cos 2 j t e z u z tR U z etV 3 4 0 11cos 2 j t e z i z tRI z etA 1 1 6 6 解 解 Z ZL L Z Z0 0 22 0 j z ir U zU eU 21 2 3 21 100 j jzz U zeU z e 6 1 1 100 100cos 6 j U zeV u z ttV 1 1 7 7 解 解 2 1 0 20 2 1 30 j L e c cm f 由由 0 1 1 L L L ZZ 得得 0 11 0 2 100150 11 0 2 L L L ZZ 由由 22 max 0 20 2 jzjz L zeez 得得 max1max1 20 7 5 4 zzcm 1 1 8 8 解 解 a a 1 inin Zzz b b 0 100 0 inin ZzZz c c 0 0 0 1 2200 3 in inin in ZZ ZzZz ZZ d d 0 2200 1 3 inin ZzZz 1 1 9 9 解 解 11 2 1 5 10 8 0 max0min 75 33 Z ZZZ 1 1 10 10 解 解 min2min1 24zzcm min1 12 0 2 0 5 14 L z min1 min1 2 0 2 jz zLe 2 42 0 20 2 jj L ee 1 1 11 11 解 解 短路线输入阻抗短路线输入阻抗 0in ZjZ tg l 开路线输入阻抗开路线输入阻抗 0in ZjZ ctg l a a 00 2 520 63 in ZjZ tgjZ tgj b b 00 22 520 33 in ZjZ tgjZ tgj c c 0 173 2 3 in ZjZ ctgj d d 0 2 173 2 3 in ZjZ ctgj 1 1 12 12 解 解 29 75 0 2 0 5010074 0 62 15010013 o j L L L ZZjj e ZZj 1 1 13 13 解 解 表表 1 1 4 4 短路线长度短路线长度 0 1820 182 0 250 25 0 150 15 0 620 62 输入阻抗输入阻抗 in Z j2 2j2 2 j1 38j1 38 j0 94j0 94 输入导纳输入导纳 in Y j0 46j0 46 0 0 j0 024j0 024 j1 06j1 06 1 1 14 14 解 解 表表 1 1 5 5 开路线长度开路线长度 0 10 1 0 190 19 0 370 37 0 480 48 输入阻抗输入阻抗 in Z j1 38j1 38 j0 4j0 4 j0 94j0 94 j7 9j7 9 输入导纳输入导纳 in Y j0 73j0 73 j2 5j2 5 j1 06j1 06 j0 13j0 13 1 1 15 15 解 解 表表 1 1 6 6 负载阻抗负载阻抗 L Z 0 3 j1 30 3 j1 3 0 50 5 j1 6j1 6 3 3 0 250 25 0 450 45 j1 2j1 2 j2 0j2 0 驻波比驻波比 9 169 16 1 861 86 3 3 4 4 5 75 7 反射系数反射系数 0 80 8 0 30 3 0 50 5 0 60 6 0 70 7 1 1 1 1 16 16 解 解 表表 1 1 7 7 负载阻负载阻 抗抗 L Z 0 8 j0 8 j 0 30 3 j1 1j1 1 j1 0j1 0 1 01 0 6 j36 j3 输入阻输入阻 抗抗 in Z 0 4880 488 j0 61j0 61 0 23 j0 850 23 j0 85 0 0 j1j1 1 1 0 130 13 j0 067j0 067 输入阻输入阻24 424 4 j30 5j30 5 11 5 j42 311 5 j42 3 0 0 j50j50 5050 6 676 67 j3 33j3 33 抗抗 in Z 1 1 17 17 解 解 135 0 7 o j L e 1 1 18 18 解 解 min max 0 6 U K U min1 43 2oz 用公式求用公式求 min1min1 00 min1min1 1 1 L j tg zKjtg z ZZZ jtg zjKtg z 0 643 2 5042 8522 8 10 643 2 o o jtg j jtg 用圆图求用圆图求 42 522 5 L Zj 短路分支线的接入位置短路分支线的接入位置 d 0 016d 0 016 时时 0 516B 最短分支线长度为最短分支线长度为 l 0 174l 0 174 0 516B 1 1 19 19 解 解 30 2 61 4 0 3 0 30 16 100 LL l ZjYj 由圆图求得由圆图求得 0 360 48 in Zj 1824 in Zj 1 011 31 in Yj 0 020 026 in YjS 1 1 20 20 解 解 12 L Yj 0 5jBj 0 150 61 46 0 150 60 96 0 20 320 38 0 21 311 54 in in in in Yj YjBj Yj Zj 6577 in Zj 1 1 21 21 解 解 11 2 52 5 0 20 2 L L Yj jZ 并联支节输入导纳并联支节输入导纳 min 2 5Bctg l min 0 061l 此时此时 1 2 5 L Z 500 2 5200 L Z 纯电阻 纯电阻 变换段特性变换段特性阻抗阻抗 00 100000100 10316 L ZZ Z 1 1 22 22 解 解 1 0 851 34308 66 oo L arctg 由由 max1 20 L z 得得 max1 0 43z 由由 min1 2 L z 得得 min1 0 180 4 L z 1 1 23 23 解 解 原电路的等效电路为原电路的等效电路为 由由 1 in Zj 得得 1 in Zj 向负载方向等效向负载方向等效 沿等沿等 图图 0 25 0 25 电长度电长度 得得 1 in in Z Z 则则 inin YZ 由由 ininin YYjZ 得得 12 inin YZjj 由负载方向等效由负载方向等效 0 1250 125 电长度电长度 沿等沿等 图图 得得 12 L Yj 0 20 4 L Zj 1 1 24 24 答 答 对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法 将横对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法 将横 向电场或磁场用标位函数的梯度表示 该标位函数可用纵向分布函数向电场或磁场用标位函数的梯度表示 该标位函数可用纵向分布函数 U z I z U z I z 及横向分布函数表示 对应横向电场与横向磁场的纵向分布及横向分布函数表示 对应横向电场与横向磁场的纵向分布 函数函数 U z I z U z I z 具有电压与电流的量纲 具有电压与电流的量纲 故称其为对应导行模式的模故称其为对应导行模式的模 式电压与模式电流 其满足的传输线方程为式电压与模式电流 其满足的传输线方程为 2 2 2 2 2 2 0 0 d U z U z dz d I z I z dz 无论无论 TETE 波还是波还是 TMTM 波 其模式电流电压满足的传输线方程与长线方波 其模式电流电压满足的传输线方程与长线方 程一样 故称其为广义传输线方程 程一样 故称其为广义传输线方程 1 1 25 25 答 答 导行波不能在导波系统中传输时所对应的最低频率称为截止频率 导行波不能在导波系统中传输时所对应的最低频率称为截止频率 该频率所确定的波长称为截止波长该频率所确定的波长称为截止波长 当当 c 时 波被截止 不能传播时 波被截止 不能传播 当当 c 时 波可以传播时 波可以传播 1 1 26 26 答 答 当波截止时 当波截止时 当波传播时 当波传播时 j 一为衰减波 无法传播 一为传输波 可以沿导波装置传播 一为衰减波 无法传播 一为传输波 可以沿导波装置传播 1 1 27 27 答 答 当电磁波在导波系统中的传播相速与频率有关时 不同频率的波同当电磁波在导波系统中的传播相速与频率有关时 不同频率的波同 时沿该导波装置传输时 等相位面移动的速度不同 有快有慢 故该时沿该导波装置传输时 等相位面移动的速度不同 有快有慢 故该 现象为 色散 现象为 色散 1 1 28 28 答 答 对比自由空间均匀平面波的波阻抗定义 定义对比自由空间均匀平面波的波阻抗定义 定义波导的波阻抗为波导的波阻抗为 t t E Z H 横向电场 横向磁场 且 且 Et HtEt Ht 与传播方向满足右手定则与传播方向满足右手定则 2 2 120 1 1 TETMTEM c r c ZZZ 1 1 29 29 解 解 min2min1 22 19 8839 76 g zzmm 由由 2 1 2 g a 得得 2 2 1 303 1 1 2 g mmcm a 1 1 30 30 解 解 8 9 3 10 2 07 24 572 10 102 1 c cmacm f 2 1 22 32 g acm 8 2 2 32 10 1 2 r p c vm s a 1 1 31 31 证 证 1 0 010 2 01 2 g Z a 20 020 2 0 0 1 2 gr r Z a 2 02 011 g g Z Z 1 1 32 32 解 解 0 6035 ln60ln50 15 2 r D Z d 由由 60 ln50 r D d 得得 1 046dmm 1 1 33 33 解 解 高次模高次模 TMTM 波有波有 1 cmn En Dd 0 1 5c fcm 010 1 156 c EDd 不传播不传播 TETE 模模 10 1 3 21 2 cm m Dd TE m 可以传播可以传播 210 1 61 4 c Dd TE 可以传播可以传播 310 1 07 6 c Dd TE 不能传播不能传播 010 1 156 c TEDd 不传播不传播 可以传播可以传播 TEM TETEM TE1111 TETE2121波型波型 1 1 34 34 解 解 0 215 77Ddmm min 15 77mm 1 1 35 35 解 解 1 1 由由 01 1 ZC 可知可知 12rr 时时 12 r CCCW h 0102 ZZ 2 2 12 WW 时时 12 CC 0102 ZZ 1 1 36 36 解 解 t b 0 05 W b 0 7 t b 0 05 W b 0 7 查图查图 1 1 51 a 51 a 得得 00 74 51 1 rZ Z 代入式代入式 1 1 68a 68a 计算得计算得 0 1 932 0 07764 0 8145 51 7 W mZ bt 由由 min110 min211 25 8 24 1 rc rc bTMmm WTEmm 得得 max1min1 max2min2 51 75 73 93 fcGHz fcGHz max 51 75fGHz 1 1 37 37 解 解 由式由式 1 1 72 72 可求可求 A 2 99 1 52A 2 99 1 52 2 8 0 405 2 A A We he W 0 32mmW 0 32mm 1 1 38 38 解 解 由由 21W h 可知可知 1 2 0 8 1 2 11 12 0 69 116 51 1201 35 1 3930 667ln 1 444 1 176 10 1 176 rer re p pp re qh W q Z W hW h v C vm scm f 1 1 39 39 答 答 耦合传输线在偶模激励时 单位长度的偶模分布阻抗与导纳之比耦合传输线在偶模激励时 单位长度的偶模分布阻抗与导纳之比 开方定义为偶模特性阻抗 即开方定义为偶模特性阻抗 即 011 eee ZZY 同理 奇模激励时 同理 奇模激励时 单位长度的奇模分布阻抗与导纳之比的开方定义为奇模特性阻单位长度的奇模分布阻抗与导纳之比的