哈工大微波技术1-2章答案

1、文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.题解第一章1-1微波是频率很高，波长很短的一种无线电波。微波波段的频率范围为8 123 10 Hz3 10 Hz,对应的波长范围为 1m0.1mm关于波段的划分可分为粗分和细分两种。粗分为米波波段、分米波波段、厘米波波段、毫米波波段、亚毫米波段等。细分为UHF、L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段，详见表 1-1-2。1-2 简单地说，微波具有下列特点。（1）频率极高，振荡周期极短，必须考虑系统中的电子惯性、高频趋肤效应、辐射 效应及延时效应；（2）波长极短，“反射”是微波领域中最重要的物理现象之一，因此，匹配问题是 微波系统中的一

2、个突出问题。同时，微波波长与实验设备的尺寸可以比拟，因 而必须考虑传输系统的分布参数效应；（3）微波可穿透电离层，成为“宇宙窗口”；4）量子特性显现出来，可用来研究物质的精细结构。1-3在国防工业方面：雷达、电子对抗、导航、通信、导弹控制、热核反应控制等都直 接需要应用微波技术。在工农业方面，广泛应用微波技术进行加热和测量。在科学研究方面，微波技术的应用也很广泛。例如，利用微波直线加速器对原子结构的 研究，利用微波质谱仪对分子精细结构进行研究，机载微波折射仪和微波辐射计对大气参数进行测量等等。Z1 Z02-1解 1Z1Z0 Z181.82()2-2解图（a）的输入阻抗Zab1Z0 ；2图（b）

3、的输入阻抗ZabZ0 ；图（c）的输入阻抗ZabZ0 ；图（d）的输入阻抗Zab2Z0 ；5其等效电路自绘。Z1Z02-3解 T1Z1Z011/ 12(1 j)22-4解Z1Z0、2(1)T 1Z1Z0Teej4j7(2)1011115.83j( l-2 Bl)en2e4、22-5 解/ Z ZoZl jZ0tg 卩Zo jZitg 3 Zin 8.73 j6.39()2-6 证明- U U (e j 30ej 30)而 U EZgIE Z0| e 2U e j 30故U2-7证明Z min 1-，对应线长为I min 1P- Z1 jtg3min1P 1jZl tg3min1整理得1 j p

4、 tg13p jtg 3min12-8 解1 Z1 Z00.38入/4线应接在此处。Z1 Z0Z 0150 p1 11 1而给定的Z1是感性复阻抗，故第一个出现的是电压腹点，即2.23 Z0174.7()若在电压波节处接X/4线则d min 1 d max 1 1.04(m)4 Zoi Z0334()2-9 解图(a)c 0 ； b图（b） d图(c)c 0 ； d 0 ； b图（d） c1 ； d 0 ； b 0 ； a 0 o11文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.2-10 解 cRnB0因为Za Zo所以a处是电压波腹点，电流波节点。又因为Zb Zo，所以b处是电压波节点，电

5、流波腹点。由于R2的分流作用，故Ib bc1 4丄山-(A) o2 9因为R1 Z0，所以bc段载行波题解2-10图2-11 解设负载端的反射系数为1，传输线上的驻波比为p,输入阻抗为Zin则1Z1 Z0Z1 Z0加Z1Z012-12解dZ1Z03dc段呈行驻波状态bc段呈行驻波状态pd 2be段呈行波状态ab段呈行驻波状态因为Za Zc所以a点为电压腹点、0.54e吃电流节点。根据输入端等效电路可求得由于be段为行波，所以 Ue Ub2-13 解（1）分析工作状态de段 终端开路，e 1， Kde 0 , Pe, e和d为电压腹点、电流节点，距e点4处为电压节点、电流腹点，线上载驻波。ed段

6、Z01 ,1d 3be段bf段设de段的输入阻抗为故线上载行驻波，且，K cd0.5 , pdZd ，则ed段的等效负载Zd d点为电压腹点、电流节点，Z2Zd Z2225()e点为电压节点、电流腹点。bg段腹点，ab段Z0,故线上载行波。 f 0， Kbf 1 ,pfg 1， Kbg 0 ,2乙 Z01 /Zd 100(乙 Z。，线上载行波，g端短路，线上载驻波，b点为点压腹点，电流节点。b处总阻抗Zb为三个阻抗的并联： Zb z。,c 0， K be1。1 , pe 1。g点为电压节点、电流Zb Z0，Zb ，故1Zb -Z0 50()，线上载行驻波，b处为电压节点、电流腹点，a处为电压腹

7、点、电流21节点。b ， Kab 0.5 , pb 2。3(2) 求U、I沿线分布将上述各值标绘出来，如图所示题解2-13图沿线U、I分布(3) 负载吸收功率2-14 解(1)为使ab段处于行波状态，需使 b处的等效阻抗Zb Z0，因为dd处可视为短路，|2”4故 Zd RR1 Z0/2 100()再经l1”4折合到b处的阻抗，为Zb Z02/Zd 2Z0 400()又经I3”4折合到b处的阻抗，为(2)分析工作状态。求pab段呈行波状态，Pb 1 ,ed段呈驻波状态，Pd,d端为电压节点U min 0,电流腹点Ie端为电压腹点U e max , 电流节点e minbe段为行驻波,R1Z0R1

8、Z0pe2e端为电压节点Ue min，电流腹点Ieb端为电压腹点Ubmax，电流节点1 b min1be段为行驻波，e 一， Pe 2 ,3e端为电压节点Ue min，电流腹点 b端为电压腹点 Ubmax，电流节点 max(3) 求 U、I输入端等效阻抗为e max 1 b min。EmRgZin0.2(A) , UaIa Z.40(V) 因为b点的两段分支完全相同故有Ibmin按上述所求各值绘出沿线12IaU、0.1(A) IbminI分布曲线如图所示。题解2-14图沿线U、I分布(4)2-15检测电流I解(1)求驻波系数Z1 Z。1 乙 Z。3，Id0.1(A)pc 2。乙等效到b点的阻抗

9、为Zi (0.8j0.6)Z。，则b点的等效阻抗为Zb乙 jX2 (0.25 j0.5)Z。,于是，b点的等效阻抗为故b点的反射系数模为(2)计算送至负载乙上的功率输入端的阻抗为 Za (1.6 j4.2)Z。80 j210因传输系统无耗且jX 1和jX 2不消耗能量，故传送到负载 乙上的功率为2-16 解 若A处无反射则必须 A处的输入阻抗等于特性阻抗Z0，即得Z01Z1jZtg pl Z0Z01jZZ1tg pl由等式两端实部相等，得将Z01-100tg pl入上式，有2-17 解 p 5，参阅习题2-7求证公式有2-18 解 U1 U (1 | )I (1 |)又0.2P 12-19 解

10、112-20解 0 ；(2)；(4)1，将它们各自代入下列二式中:32即可绘出各自的工作状态如图所示。题解2-20图 工作状态分布图2-21 解11，由Z2 Z0211解得3Z2Z023Z2等效到B点为Z280()Zb等效到电源端的阻抗，为由输入端等效电路可得R P(1UclicK12)0.216(W)2-22解U(z)(U121忆。归当乙Z。时(Y j p)2-23解Zinr Z1Z0jZ 0tg pZ0jZ1tg pY 1(U1 I1Z0)eYjZ0tg pl经乙分流后送到Z2段的输入电流及终端电流分别为解得 tg卩Sc 40 n2-24 证明Zin Zo jZ咆卩Zo jZ itg 3整

11、理得 Z1Zin ZscZ0CZoc Zin将已知数值代入上式，得整理得 Z121.77 j 22.15()2-25 解(1) Z； 0.6j1.2 ；在阻抗圆图上找到点A(r 0.6,X1.2)，其对应电刻度为0.15，以OA为半径顺时针旋到电刻度为(0.15 0.12) 0.27入的B点，得Zin (3.3j1.8)( ), Zin (16.5 j90)()；(2) Zin (0.4 j0.8)在圆图上找到点 A，其电刻度为0.115。由A沿等 圆逆转0.15 至点 B(0.265)反转 n至 C 点读得 丫1 0.24 j0.09 , 丫10.0048 j0.0018(S);(3) 丫1

12、 1.2 j0.6在圆图上找到 丫1所对应的点 A，其电长度为0.173，以OA为半径 顺时针旋至 B点(0.173 0.360.533)，读得Yin 0.6 j0.14, Yn(0.01 j0.0023)(S)(4) Yin 1 j0.5在圆图上找到 Yin所对应点A，其电长度为0.145，再以OA为半径逆转 0.36到 B点(0.005)再反转 n,读得 Z11.64j0.03 , Z182j1.5()；(5) Z10.4 j2在圆图上找到r 0.4 , X 2的点A以OA为半径旋至正实轴得P 13.5(6) Zin 0.4 j2在圆图上找到点 A(r 0.4, X 2)，其电刻度为0.1

13、78，以OA为半 径旋至正实轴得到in|0.862,52以OA为半径旋至0.1780.250.428的B点，即为题解2-25图2-26解(1)110.469 0.250.219 ;入(2)1丄 0.242入(3)Z10.2j0.31在圆图上找到g 1.47 , b 2.28的交点A，电刻度为0.202，以OA为半径顺时针旋转 与g 1单位圆相交于点B，读得电刻度为0.312 , bin 2.0，故1/ 入 0.312 0.2020.11，见图。(4) Yinj1.07题解2-26图2-27 解(1)在圆图上找到点 A(r 0.3X 0.6)以OA为半径做圆交至实轴得点B、C并读得1P 4.75

14、, K 0.21，丄 0.09入A点所以电压腹点和节点至负载的距离分别为lmax1 0.16 lmim 0.41(2)在圆图上找到Y1(g 0.4和b0.6两圆之交点)，反转n即为Z1，其电刻度为0.154。故1 max1(0.250.154)入 0.096 入，p3.52丨 min 10.346 人 K 0.284(3)圆图上K0.5即为电压节点，由 K沿等圆逆转0.32所得到的点即为Z1，读得Z11.32j0.75 ,由Z1沿等圆顺转1.25 (实转半周即可)即得Zin 0.57j0.33,故Zin28.5j16.5()(4)在圆图上以p 1.5做圆。由p点逆转0.082即可找到Yi 1.

15、16j0.42，由 Yi顺转 0.205得到 Yin0.93 j0.4故Yin0.0124j0.0053(S)(5)因pU max/U|min3.85，在圆图上找到对应点并做圆。由p起逆转0.032，得到Z12.4j1.8,故乙120j90()再由Z1 顺转 1.82，得到 Zin 0.285j0.225 ,故Zin14.25j11.25()题解2-27图2-28 解Z10.67j0.4在圆图上找到Z1所对应的A点，其电刻度为1/入0.088，再以OA为半径旋至6/30 0.0880.288 B点，读得题解2-28图2-29 解(1) Z sc j 0.5，在圆图上找到丨0.073入；(2)

16、Zscj0.5查得丨 0.427 入。2-30 解 入c/f 100cm , dmax入0.2。由圆图实轴上找到p 3的点，由此沿等圆逆转 0.2 得到 Z10.35j0.29，故乙 105j87()100()，于是Zb2-31 解(1)因终端接的是感性复阻抗，欲匹配，应利用并联短路支节提供一容性电 抗。这样即可使B处的等效阻抗呈纯阻，(2)Zsc jz1tg BScj100(3)若匹配装置放于 A处，则ZAzB乙800j800，这就要求并联短路支节提供一感性电抗。于是2-32 解(1)求在圆图上所对应的点 A，其电刻度为(2)Rmax pZ 100(第一个出现极值的是最大电阻，1 1.2入圆

17、以OA为半径旋至p、K、)距负载为(3)沿等0.15,以OA为半径做圆交实轴分别为 B、C，读得D 点(0.352)，读得2-33 解 单螺调配器是以改变螺钉的插入深度和位置达到匹配目的的，其工作原理与单 支节匹配器完全一样。2-34 解 (1)在圆图上找到 g 2.5和b 1二圆之交点丫1，电刻度为0.227 ;(2)在圆图上连接点 O和(0.15)，以此为直径作圆，此即“辅助圆”。(3) 由Yi沿等圆顺转0.15至Yi，再由Yi沿过该点的电阻圆旋转交“辅助圆”于Ya、Ya ；(4) 将“辅助圆”顺时转 0.1即到达g 1的单位圆上，Ya和Ya分别落在Y3和Y3上, 再由Y3和Y3沿g 1圆

18、旋转至O点即得到了匹配。2-35 解Z1 0.67 j1.33，在圆图上找到对应点。反转n得到Y1 0.3 j0.62，其电刻度为0.408。(1 )求 丫1、Ya、h ：由Y1沿等| |圆顺转0.1得到Y1 0.22 j0.05，由Y1沿等电导g 0.22圆旋转交于辅助 圆两点，得Ya 0.22j0.39, Ya 0.22 j1.65求得丫2 Ya Y1j0.34 , 丫2 Ya ?1 j1.6j1.6的对应就是说，第一支节的长度 l1将有两组解。在圆图上找到 丫2j0.34、丫2点，其电刻度分别为 0.052、0.161，贝y(2 )求 丫3、丫4、12 :由Ya、Ya沿各自的等圆顺时针旋转，交于单位圆( g 1 )得到丫 31j1.88,丫 31 j3.68要求Yb1，故丫 4Yb丫 3j1.88，其电刻度为0.328Y4Yb丫 3j3.68，其电刻度为0.208故得I2(0.328 0.25) X 0.078X为使结构紧凑，选长度较短的一组解，即2-36 解若用三支节进行调配，可有下列三种方案。方案一：调节13入/4，即使丫|3 0,第三支节不起作用，只调11、12达到匹配目的，这就是前题的情况。方案二：调节|2入