[2018年最新整理]微波技术习题

1、微波技术习题思考题1.1 什么是微波？微波有什么特点？1.2 试举出在日常生活中微波应用的例子。1.3 微波波段是怎样划分的？1.4 简述微波技术未来的发展状况。2.1 何谓分布参数？何谓均匀无损耗传输线 ？2.2 传输线长度为10cm,当信号频率为9375MHz时，此传输线属长线还是短线？2.3 传输线长度为10cm,当信号频率为150KHz时，此传输线属长线还是短线？2.4 传输线特性阻抗的定义是什么？输入阻抗的定义是什么？2.5 什么是反射系数、驻波系数和行波系数？2.6 传输线有哪几种工作状态？相应的条件是什么？有什么特点？3.1 何谓矩形波导？矩形波导传输哪些模式？3.2 何谓圆波导

2、？圆波导传输哪些模式？ ？3.3 矩形波导单模传输的条件是什么？3.4 何谓带状线？带状线传输哪些模式？3.5 何谓微带线？微带线传输哪些模式？3.6 何谓截止波长？何谓简并模？工作波长大于或小于截止波长，电磁波的特性有何不同？3.7 矩形波导TE10模的场分布有何特点？3.8 何谓同轴线？传输哪些模式？3.9 为什么波导具有高通滤波器的特性3.10 TE波、TM波的特点是什么？3.11 何谓波的色散？3.12 任何定义波导的波阻抗？分别写出TE波、TM波波阻抗与TEM波波阻抗之间的关系式。4.1 为什么微波网络方法是研究微波电路的重要手段？4.2 微波网络与低频网络相比有哪些异同？4.3 网

3、络参考面选择的要求有什么？4.4 表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特性及其相互间的关系？4.5 二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？4.6 微波网络工作特性参量与网络参量有何关系？4.7 常用的微波网络有哪些？对应的网络特性参量是什么？4.8 微波网络的信号流图是什么？简要概述信号流图化简法则有哪些？5.1 试述旋转式移相器的工作原理，并说明其特点。5.2 试分别叙述矩形波导中的接触式和抗流式接头的特点。5.3 试从物理概念上定性地说明：阶梯式阻抗变换器为何能使传输线得到较好的匹配。5.4 在矩形波导中，两个带有抗流槽的法兰盘是否可以对接使用？5.5 微波元件中的不连续性的

4、作用和影响是什么？5.6 利用矩形波导可以构成什么性质的滤波器？5.7 试说明空腔谐振器具有多谐性，采用哪些措施可以使腔体工作于一种模式？5.8 欲用空腔谐振器测介质材料的相对介电常数，试简述其基本原理和方法。6.1 什么是双极晶体管和场效应晶体管？各有什么优缺点？6.2 如何判断微波晶体管放大器的稳定性6.3 设计小信号微波晶体管放大器依据的主要技术指标有哪些？6.4 什么是单向化设计？单向化设计优点是什么？6.5 什么是混频二极管的净变频损耗？如何降低这种损耗？6.6 什么是混频二极管的寄生参量损耗？如何减小这种损耗？6.7 什么是负阻效应？6.8 简述负阻型微波振荡器起振条件、平衡条件和

5、稳定条件？习题6.9 一根7N的无耗传输线，终端接有阻抗ZL =凡+ jX L1) 欲使线上的电压驻波比等于3,则 RL和XL有什么关系？2)若Rl =150夏，求Xl等于多少？3) 求在第二种情况下，距负载最近的电压最小点位置2.2 求下图所示电路的输入阻抗 /4(a)九 / 4 + 7,4 a题2.2图2.3 一根特性阻抗为500、长度为2m的无耗传输线工作于频率200MHz,终端接有阻抗ZL =40 + j30G ,试求其输入阻抗。2.4 考虑一无损耗传输线 ，1)当负载阻抗ZL =(40 - j30)C时，欲使线上驻波比最小 ， 则线的特性阻抗应为多少 ？ 2)求出该最小的驻波比及相应

6、的电压反射系数。3)确定距负载最近的电压最小点的位置 。2.5 特性阻抗为 50夏的传输线终端接负载时，测得反射系数模1rl =0.2,求线上电压波腹 点和波节点处的输入阻抗。2.6 均匀无损耗传输线终端接负载阻抗Zl时，沿线电压呈行驻波分布，相邻波节点之间的距离为2cm,靠近终端的第一个电压波节点离终端0.5cm,驻波比为1.5,求终端反射系数。2.7 已知传输线特性阻抗Z0=50C,负载阻抗Zl=10-j20c ,用圆图确定终端反射系数r2o专业专注2.8 特性阻抗为50。的传输线，终端负载不匹配，沿线电压波腹Umax =10V ,波节Umin =6V ,离终端最近的电压波节点与终端间距离

7、为0.12九，求负载阻抗 ZL。若用短路分支线进行匹配，求短路分支线的并接位置和分支线的最短长度。2.9 无耗均匀长线的特性阻抗Zo =50。，终端接负载阻抗Zl =86-j66.5C ,若用单支节匹配，试求单支节的长度l及接入位置d。2.10 证明无耗传输线的负载归一化阻抗Zl、行波系数K和负载到第一个电压波节点的距离lmin三者之间满足下列关系式：ZL=2j41mL1 一 jKtg lmin2.11 均匀无损耗长线终接 Zl=100 ，信号频率为1000MHZ时，测得终端电压反射系数的 相角邛2 = 180 0和电压驻波比 P = 1.5o计算终端电压反射系数12、长线特性阻抗 Z0及距终

8、端最近的一个电压波幅点的距离1max。2.12 一个感抗为jXL的集中电感可以用一段长度为le的终端短路的传输线等效，试证明其X.等效关系为le=arctg(XL) (Z0为特性阻抗)。2- Zo2.13 一个容抗为jXC的集中电容可以用一段长度为le的终端开路的传输线等效，试证明其X-等效关系为le =arctg () (Zo为特性阻抗)。2 二 Zo2.14 用特性阻抗为 600 c的短路线代替电感为 2X105H的线圈，当信号频率为 300MHZ 时，问短路线长度为多少？若用特性阻抗为 600c的开路线代替电容量为 0.884pF的电容 器，当信号频率为300MHZ时，问开路线长度为多少

9、？2.15 无耗长线的特性阻抗为300。，当线长度l分别为l1= %和l2= % 时，计算终端短路和开路条件下的输入阻抗。2.16 均匀无损耗短路线，其长度如表2.4所列，试用圆图确定传输线始端归一化输入阻抗 Zin及归一化输入导纳Yn。.专业专注2.17 均匀无损耗开路线，其长度如表2.5所示，试用圆图确定传输线始端归一化输入阻抗Zin及归一化输入导纳Yn。2.18 根据表2.6所给定的负载阻抗归一化值，用圆图确定驻波比 P和反射表2.4系数模r。短路线长度0.182 九0.25 九0.15 九0.62 九输入阻抗Zin输入导纳Yin表2.5开路线长度0.182 九0.25 九0.15 九0

10、.62 九输入阻抗Zin输入导纳丫所表2.6负载阻抗ZL0.3+j1.30.5-j1.63.00.250.45-j1.2-j2.0驻波比P反射系数模3.1 用BJ-100型矩形波导(aXb = 22.6X10.16mm 2),传车TEio波，终端负载与波导不匹配，测得波导中相邻两个电场波节点之间的距离为19.88mm ,求工作波长 九。3.2 BJ-100型矩形波导填充相对介电常数 勺=2.1的介质，信号频率为f =10000MHz ,求TE10波的相波长Kp和相速度Vp。3.3 矩形波导截面尺寸为axb=72mm X30mm ,波导内充满空气，信号源频率为 3GHZ ,试求：1)波导中可以传

11、播的模式2)该模式的截止波长 、波数P、波导的波长Pp ,相速Vp、群速Vg和波阻抗。3.4 用BJ-32型矩形波导（axb=72.14mm X34.04mm ）作馈线，试问：1）当工作波长为 6cm时，波导中能传输哪些模式？ 2）在传输TEio模的矩形波导中，测得相邻两波节点的距离为10.9cm ,求入0及Kp； 3）当波导中传输工作波长为A0=10cm的TEio模时，求人c、Z.p 及 vg。3.5 有一无限长的矩形波导，在zR处填充相对介电常数为药的介质，其中TE10波的波阻 抗用Z02表不，相波长为？叩2 ;在zv 0的区域填充媒质为空气，其中TEio波的波阻抗用Zoi表示，相波长为

12、31,电磁波由ZV0的区域引入，试证明Z02/ Z01= Zp2/Kp1。,要求同轴线只传3.6 媒质为空气的同轴线外导体内直径D=7mm ,内导体直径d=3.04mm输TEM波，问电磁波的最短工作波长为多少3.7已知带状线尺寸b=2mm 、t=0.1mm 、w=1.4mm ,介质的 sr =2.1,求带状线的特性题4.1图阻抗Zo及传输TEM容许的最高信号频率。3.8要求微带线特性阻抗 Zo=75 C ,介质的7=9,基片厚度h=0.8mm,求微带线的宽度3.9输,已知工作波长 % =8mm ,采用矩形波导尺寸axb=7.112mm X3.556mm 的TE10模传 现转换到圆波导TE01模

13、传输，要求两波导中相速度相等，问圆波导直径 D为多少？3.10当矩形波导工作在 TE10模时，试问图上哪些缝会影响波的传输？4.1求如图所示二端口网络的阻抗参量I1I212G 3H 专注 V?Zo4.2如图所示，试求出网络的阻抗矩阵和导纳矩阵4.3如图所示，试求出网络的转移矩阵。Y1YoY24.44.54.6V-1题4.2图,IOZ2题4.3图题4.4图求如图所示的T型网络的求下图电路的参考面Ti、A参量矩阵。T2所确定的网络散射参量矩阵T1 FnZoT2(a)题4.5图一线性互易无耗二端口网络终端接匹配负载时参量T11的模之间满足下列关系式4.7如下图所示，二端口网络参考面 入阻抗为乙nA1

14、1Z LA12IZo Z01*e T12(b)Z02ZoW-0 =二2 T2,证明输入端反射系数模值=-i)/T11。71与传输T2接归一化负载阻抗 ZL。证明参考面 的归一化输Zin 0A21 Z LA22题4.7图题4.8图4.8 如图所示的二端口网络，试问：(1)归一化转移参量矩阵(2)什么条件下插入此二端口网络不引起附加反射|2/4如 34 aa b cd题4.10图ZoyjX2 Zor Zl4.9 测得矩形波导E面的散射参量S _ 1-j S (l + j)113 j 223 j若用上图电路等效，试求等效电路中的jb与理想变压器的变比 n o4.10 如下图微波网络系统，其中ab、c

15、d段为理想传输线，其特性阻抗为Zo,两段线间有一个由jXjX2构成的r型网络，且X1 =X2 =Zo,终端接负载Zl =2Zo,试求：(1)此网络系统的S参量矩阵；(2)输入漏aa的反射系数。4.11 如下图所示，在网络系统中，R、日2分别为一段理想传输线，其特性阻抗为 Z01、Z02, jB为并联电纳，试求归一化的散射矩阵S。4.12 由参考面Ti、T2所确定的二端口网络的散射参量为Sii、S12、S21及S22,网络输入端传输线相移常数为 P。若参考面T1外移距离11至T1处，求参考面T1、T2所确定的网络 的散射参量矩阵S。4.13求图示流图从源节点xi到xj的传输量。4.14微波系统等

16、效电路如下图所示，试计算此系统的插入衰减和插入相移0专业专注4.15 试求在特性阻抗为 5潦的理想传输线上并联一个(50-j50)C的阻抗所引起的插入衰减。4.16 已知二端口网络的转移参量A1 = A22 =1 , A2 = jZ0 , A21 = 0 ,网络外接传输线特性阻抗为Zo,求网络输入驻波比P。4.17 已知一个互易对称无耗二端口网络，输出端接匹配负载，测得网络输入端的反射系数为1 =0.8ej71/2,试求：(1)S11、 S12、 S22 ；(2)插入相移8、插入衰减L、电压传输系数T和输入驻波比P4.18 已知二端口网络的散射参量矩阵为_ 0.2ej3二/20.98ej二一

17、10.98ejjr0.2ej3n/2求二端口网络的插入相移、插入衰减、电压传输系数和输入驻波比。4.19 二端口网络如图所示，试求：(1) Ri、R2满足什么关系时，网络的输入端反射系数为零；(2)在上述条件下，若使网络的工作衰减为20dB时，Ri、R2各等于多少？4.20 二端口网络中，Z01 =50G，Z02 = 100C ,并联阻抗为jX(X =50),试求：(1)散射参量矩阵S;|丈 九/4工卜/8.|插入衰减、插入相移；z01 jX h Z02(3)当终端反射系数为 l =0.5的负载时，求输入端题4.20图反射系数。5.1 已知终端匹配的波导，在其宽边中央插入一个螺钉，在该处测得反

18、射系数为0.4,求该螺钉的归一化电纳值bo5.2 已知波导宽边 a = 72.14mm,工作波长 九=10cm,若用厚度t=2mm的膜片进 行匹配，并且膜片的相对电纳为-0.6 ,求膜片的尺寸。5.3 证明一个无损、互易和对称的三端口网络能够通过端口3短路使端口 l和2得到匹配。5.4 设有一线性互易无耗的四端口网络，如图5-42所示，它在结构上对 O-O平面对称，试证明：只要1=833=0,。3=1023, 2 #0，04|#0，则必为定向耦合器。5.5 如图5-43所示的微带不等功率分配器 ，已知在中心波长时，日=冗/2,输入端微 带线特性阻抗Z0 =50。，端口 2和端口 3均接匹配负载

19、ZL =50C。若要求P2 = P /4 , E=3P,/4,试计算 Z02、Z03 及 Z04、Z05。图5-42 习题5.4图5-43 习题5.55.6 在三分支Y型接头中，假定端口 1、端口 2是匹配的，试证明：选择适当的参考面010可以使其散射矩阵S为S =1000015.7 设计一个三端功分器，功分比为P3/P2=1/3,源阻抗50Q。5.8 微带低通滤波器，给定截止频率fc = 1.5GHz ,阻带频率fs=2GHz ,Lar=3dB , Las之30dB ,试确定具有最平插入衰减频率特性的原型滤波器的节数N及各元件的归一化值，画出电感输入式梯形网络结构图。5.9 用四个开路四分之

20、一波长线谐振器设计一个最平带阻滤波器。中心频率在3.0到3.5GHz,带宽 15%,阻抗 40Q。5.10 用三个四分之一波长短路线谐振器设计一个带通滤波器，具有一个0.5dB波纹的等波纹响应，通带从3.0到3.5GHz,阻抗50Q。5.11 用九/4开路线构成的传输线谐振器。如果复数传播常数为 s+jB ,求该谐振器Q值。5.12 如图5-44所示，谐振腔由3.0cm长、10m的空气填充的同轴线构成，一端短 路，一端接电容。(a)为了在6.0GHz得到最低次谐振，需要多大的电容？(b)如果与电容平行放置一个10KC电阻，因而引入损耗，试计算Q值。不1。* 口图5-44习题5.125.13 用

21、人/ 2同轴线式波长计测量波导中的工作波长，已知调谐活塞分别在刻度li =2cm , I? =6.8cm发生谐振，问工作波长为多少？5.14 设计一个3%/43型同轴腔九o = 5cm。要求单模振荡，确定腔体内外导体的直径和腔长l ；又为了减小腔体长度采用电容负载式。若内导体长度缩减 0.8cm时，求此电容的大小。5.15 铁氧体属于哪一类磁性材料，其一般特性是什么？5.16 铁氧体的张基导磁率对不同的极化波产生什么现象。6.1 已知两个微波晶体管的S参数为：(a) S11 =0.277/ 59, $21=0.078/93,S2 =1.92/640,S22 = 0.8482 31(b) &1

22、=0.2521700 ,S21 =0.2/1030, &2=3.7/350, S22=0.88 -530试判断微波晶体管的稳定性,并说明能否进行单向化设计6.2 要求设计工彳频带为 1800MHz2000MHz单极放大器，输入端和输出端的阻抗均为6.3 何谓振荡器的工作点？如何判别工作点稳定与否6.4 试分析混频器电流的频谱？6.5 试考虑对于混频二极管的净变频损耗，如何回收？6.6 举例说明，如何利用图解法分析负阻型微波振荡器的稳定条件？6.7 试分析负阻型振荡器的振荡原理？专业专注专业专注参考答案1R, o R,2.11) XL =75v-3()2 +10(L) -3Y 375752) X

23、L = 96.82，2.2 (a)-jO.5Zo； (b) ； (c)Zo2.32.4 1) Z0=50C；2) Pmin=2, r2 =0.333e=90 ; 3) z1 = 0.125 九2.5 Rmax=75C ； Rmin =33.302.6 -J0.22.7c r 41350.7e2.8 42.5 j22.5C, 0.016九，0.174九2.9 d1 -(0. 1665 0.05)0. 1-1,651 =(0.368 -0.25) = 0.118d2 =(0. 3335 0. 05)0. 2835l2 =(0.132 0.25)?；. -0.3822.11 =2=-0.2, Z0=

24、150C, lmax=-4九九2.14 11 二一，|2 48短路：Zin = jZtg I = J52011Zin =jZtg “2 =-j520J2.15开路：Zin =jZ0CtgBl1 =j173nZin 二一jZctg -l2 = J173113.1 3cm3.2 2.32cm , 2.32 X108m/s3.3 1)波导中只能传输 TEio 模 2) % = 2a = 14.4cm , P =45.2 , Kp = 13.9cm,Vp =4.17x108m/s, Vg =2.16x108m/s, Z =166.G3.41)波导中可传输 TE10、TEd1、TE1JTE20、TM11

25、；2)Kp=21.8cm ,入0=12.032cm ;3)%=14.43cm ,，叩=13.87cm , vg =2.16 X108m/s3.61.58cm3.751.76 C, 51.8GHz3.80.32mm3.93.101, 3, 54.112 0Z = 1。3 一4.2ZJ TZocoLl -jZ/sin 一 jZ0/sinPl Z - jZ0cotPlcos l j(Z/Z0)sin l-1YZ cos ： l jZ0 sin l 1Z cos l jZ0 sin ： lcos ： lZ cos jZ0 sin lZ cos l jZ0 sin l4.3Acos? j(Y2 /Y0)sinj s