微波技术复习题答案

1、微波技术习题答案1-1何谓微波？微波有何特点？答：微波是频率从 300MHz至3000GHz的电磁波，相应波长1m至0.1mm微波不同于其它波段的重要特点：1、似光性和似声性 2 穿透性3、非电离 性4、信息性1-2何谓导行波？其类型和特点如何？答：能量的全部或绝大部分受导行系统的导体或介质的边界约束，在有限横截 面内沿确定方向（一般为轴向）传输的电磁波，简单说就是沿导行系统定向传 输的电磁波，简称为导波其类型可分为：TEM波或准TEM波，限制在导体之间的空间沿轴向传播 横电（TE波和横磁（TM波，限制在金属管内沿轴向传播 表面波，电磁波能量约束在波导结构的周围（波导内和波导表面附近）沿轴向

2、传播1- 3何谓截止波长和截止频率？导模的传输条件是什么？答：导行系统中某导模无衰减所能传播的最大波长为该导模的截止波长，用入c表示；导行系统中某导模无衰减所能传播的最小频率为该导模的截止频率，用 f c表示；导模无衰减传输条件是其截止波长大于工作波长（入C 入）或截止频率小于工作频率（fc50 X （-/50 = 50IJ心= 0,2/2,Z,-Zt I ZQ 3 Z+ SO2-10长度为3入/4，特性阻抗为600Q的双导线，端接负载阻抗300 Q ;其输 入电压为600V、试画出沿线电压、电流和阻抗的振幅分布图，并求其最大值和 最小值。600x600 = 120QQ300A输入端电压电流（

3、电压最大，电 流最小）tUAA.=S00V, IaaOSAr =泅一召00一丄门卩=53300+ 6003*负载处电压（最小）:PL. = Qi-卩i = 2I _ r2Fp = 300r负载处电流C最大:|-M=9r2-20 Zo为50 Q的无耗线端接未知负载Zl,测得相邻两电压驻波最小点之间的距 离 d 为 8cm, VSW为 2, dmini 为 1.5cm，求此 ZL。解：X =2*8=16cm乙-ZolyjVSWRigfidVSWR j堆叽=二九 + f (加十 I) =4药4-502-JZg16血=一3X5 - 22J j32.5 22.5j(2)u7_ 7 * Z阳 + jZq

4、1耳戸 二 7脳 _仏 7J二2阳+用如(二 気+jZ和护t 7十2-22解：z厂60%1右三字n令二屁aJ 耳 a Zqv _八仏* #理卩t 7 ,庞+胞血 公5丽1+辰血Z一 jtgt Z -V jy rttZol-jtgZrr jtgjmt = J jfg：，t = o=1-h rtg t jtg tno人 ot*1),Ai t- - - d BCrp1R爻1A+ B2-39求频率为2500MHz时)/4线的特性阻抗為和长度/求此入。/4匹配器在2000MHz和3000MHz时的输入驻波比。解：Z01=v 50x200 = 10(X23x10sNg 5Eg2000MHz/4_4/4X2

5、500X106=2cm3x10sa 3X101“A 一T 一一一 10cm询 1“ 2000x10*勺 3000x10*O-1OO = |上 200 + 100311 心壬“ 11 %“ ” 刁 1 + E .皿 l + l/3e-yLU “ 乞“* =-e 15 = -e= 100x- =53.88-23.76/53331-r；l-l/3e/OZ+5O 53.88 + 23.76y + 5O 103 88+23.76丿1 1H | 110226匚孔j 1=0.22624）设工作波长为20cm,求召和讪=1251=12590 = 2 丄严：如=亠宀 125+904343431+ 1+2Z. =

6、 Zra =90x = 90x(0.97 -032/) = 87.3- 28.8/(Q)32矩形波导的尺寸“为8cm, 为4mi,试求频率分别为3GHz 和5GHz时该波导能传输那些模。解:洛=2a = lS 人牡眄 I = a = lb = 8cm2xibLtt，皿=-r = TA6cm 宀“、心十沪.=5.66cmV(2)2+(a)22ab3GHz对应波长：A=cT=c/f=10cm,传输模为TE105GHz对应波长：A=cT=c/f=6cm,传输模为TEqo,TE2o,TEoq,TEi|,TMq43- 2用BJ-100矩形波导以主模传输40GHz的微波信号， 求5卩和波阻抗厶“若波导宽边

7、尺寸增加一倍，问上述 各量如何变化?若波导窄边尺寸增大一倍，上述各量如何变 化?若尺寸不变，工作频率变为45GHz,上述各量如何变化？解：BJ-100波导的尺寸：axb=22.86mmx 10.16mm信号波长：Q2 = = 3cm = 30 mmAc = 2a = 45.72加眄20龙= 159 如宽边增大一倍4 = 2a = 91.44 mm T, kc =,A：In “ =wmm P0 = &2 一疋=63(roJ/m)T,=32mm IP = yk2 -k： = 507r(rad/m),= 127加门窄边增加一倍：由丁 /)9 = 2b = 2032mm a因而传输的主模仍然是TEW

8、&人,0波阻抗ZJ j相同;波导尺寸不变，f 429x1034.04x10x377= LllxlO1.227x 1.387-1895x10 3Npim) 0.016(dB/m) = 5GHz = cl f = 2cm此时波导中存在观2 % % 三种模式。主模 %Ac=2a = 45.72mm,=典 = 89.922 = = 222cm,Z.=兀=：=133.4QK PJi-(T3/3直径为2cm的空气波导传输10GHz的微波信号，求其可能传输的模式.解：信号波长)=c/3cm, d=1cm&屈 = 3-4 a = 3*41cm= 2,62a = 2.62cm2 = Zna/3.054= 2.0

9、6a = 2.06cm cTEn&码 e =1.64a= 1 64cm2 = 2mi / 4.201 = 1.496a = 1.496cm叮能传输的模式TE.322计算BJ32波导在工作频率为3GHz,传输TE也模时 的导体衰减常数呈设此波导内均匀填充召为2.25的介质* 其tg6=0.007,求波导总的衰减常数值。解： rtX b=72J4X 34.04mm1 8882.64 -1896.48& -込p / 2r-；/x4x3d4xlO-7/5e8xl07 =L429xlO34.04/10072.141t2x7Z1411+2r 一 丿 1 卩 00化 72.14)1)k= 3.23(dB/m

10、)tg(V)2tg6(2兀f J%/cftg我J- d2臨1。2(灼/S)2 (兀/a)2 2詁(2兀f J%/c)2 (兀/a)2=(2 汉3.14 汇3 汽10 汉 J225/3汉 108)2 汉 0.0072 v(2 3.14 3 109 ,2.25/3 108)2 -(3.14/0.07214)2 8882.64 汇 0.0073-33空气同轴线尺寸疣为km,方为4ch 计算TETE机三种高次模的截止波长；若工作波长为lOsu求TEM 和TE模的相速度。解：&码対加(o+b)二；rxT二4OI =躍 2(b - 4 =心3 = 9.425cm存在高次模TE啊模 TEIVI相速度为光速3

11、 X10em/sv = $ 卩 =3旷=3 9 x 10sm/s1-(A/4)J ；l-(lfl/1570S)24- 4 b=0.55cmt 务=2.35, tan 0 =0. 008的介质基片上Zo-5OQ的带状线，工作频率为6GH“求其复传播常数34x235x6x10x0.00083x10*y=jp + ac+ad=2&= 192.6/m=0.077JVP/mt/b=0.01,0.003t/b*=0.964mml 兔=6.4X2查表 ucZ0li/R?.=4e74.7/?4.7x2.6x10 7V3xlO9a =c ZJh50x0.1 =2.6x10 7“= 0A)l3dB/cm) = 0

12、A54NP/m=OO2265A6P/m码乞一壊 53466482-1 0 0003忑弓 一1 石 Z0o(l)=I18l.Z0e(l)=2101iZ.(l) . 210802 63 -。3xl08= 1.22xlOB3xl0B1.14x10992cm5- 3试从Maxwell方程出发，证明可分为两种基本型式的平 面波：TE波（Ey、Hx和Hz）和TM波（Hy、Ex和Ez）TE波的平面波 乙=0舟=0 说：Ey,H“HzTM波的平面波力7/ =0,= 0* dy55介质波导中的模与金属波导中的模有何不同?介质板波导:TEn. TMn矩形介质波导：模式为混合模，其纵向电场和磁场分量远小于 横向场分

13、量，EmJ模,EgJ模圆形介质波导：HEmn,EHmn,TEOnJMOn5/3求n卢1.480和“2=4.478的阶跃光纤，入为820nm的单模光纤工作所需的纤芯半径，并求此光纤的NA和, _=2.40483人2龙（彳-分严=8161m?w必=（彳雋）2 =0.0769心=0-0776-9求图64所示的各电路的S矩阵解. z=z/z r =1/Z根据入射波.反射波与电压.电流的关系眄二绚+%u2=a2扌%舌= )* 2 =a2 2. Y2ft = - a, +a、2 + r 2 + r S = 儿2y=出=口工22+r2+r2r r2 2Z2 l Y2 + r2Z + Z02ZfZ02Y2Zz0_ 2 + r2+y _2Z + Z02Z + %6J4设图6龙参考面T?内网络的S矩阵为求端口向外移动心端口 向外移动乙后参考面T, T内网络的S矩阵。解：II6IIOIIbifhh：12 a2 sj 昨口一訐严码=k f加i|i*1:申 1 .:T； Aa= b2,a2 =6/二ia2,b2 -e 11 a1f_j I283/ 12a? = Sib? +$12匕3匕3 = ae耳=S2ib2 + S226上4 =b, （Sb +32鸟归和+526祁2%归皿 = Se_j2：）1a SeT （li，2）a111124b4 =（S2ib2 S22b3）e12 =（$e怙l2a4）e2-en