微波技术微波技术第五章(4)课件

1、1. 一无耗四端口网络, 各输出端口均接匹配负载, 其散射矩阵为若1口的输入功率为P1, 求：(1) 各口的输出功率；(2)以1口的输入场为基准, 各口输出场的相位。解 (1) i 口的输出功率Pio、 1口的输入功率P1分别为( i, j = 2,3,4 )“微波网络基础”、“微波元件”课堂练习二(2) 以1口的输入场为基准, i 口输出场 si1的相位为 qi12口输出场的相位3口无输出场，故无相位可言；4口输出场的相位2. 已知一四端口网络的散射矩阵，说明其特点：解(1) s11= s22= s33= s44 =0，各端口匹配； (2) sij= sji ( i, j =1,2,3,4

2、) ，网络互易； (3)，网络无耗；从1口输入的信号由2、3口等幅同相输出，(4) s41=s14= 0, 1、4口隔离，从4口输入的信号由2、3口等幅反相输出；(5) s23=s32= 0, 2、3口隔离， 从2口输入的功率由1、4口均分输出。从3口输入的功率由1、4口均分输出。 (6) 1口与2口、1口与3口、2口与4口、3口与4口有3dB的耦合度:而输出场的相位不同： q12 =， q42 = 。而输出场的相位不同： q13 =， q43 = - 。 3. （习题3-18）如题3-18图所示, 在一个魔T 的主波导两臂中相距两个参考面T1和T2行程相差lg/4的位置上各放置一个短路器，信

3、号由口(H臂)输入, 口(E臂)接匹配负载。求：臂相对于臂的输出电压(大小及相位)并说明其物理意义。 解 魔T的散射矩阵为匹 配负 载lT2T1题 3-18 图由得由于口接匹配负载，故 a3 = 0 ，得同理可见，由口输入的信号, 经魔T同相等分传输到、口。在 T1处的入射波为b1, 反射波为 a1；在与T1相距 l 处放置一短路器产生全反射，故而有匹 配负 载lT2T1G1G2G1 =-1 T1 而以上表明, 、口的反射波等幅反相返回后, 由口输出而不进入口。 即口的输出电压与口的输入电压等幅, 相位滞后(2b l+p )。物理意义:由 口 ( H臂) 输入的信号经魔T 等同相等分从、口输出

4、, 匹 配负 载lT2T1 再分别经两个短路面全反射后等幅反相返回, 由 口 ( E臂)输出而不进入口(H臂); 口 ( E臂 ) 的输出电压与 口输入电压等幅, 相位滞后 (2b l+p )。可见，图中的元件为一个理想移相器。证明 4. 试用散射参量证明一个完全匹配、结构对称且互易无耗的理想定向耦合器的两路输出波的相位差 90。完全匹配: s11= s22= s33= s44 = 0 ; 结构对称: s21= s43, s41= s23 ；(可参考式 (5-74 ) )与 、与 隔离： s13= s31=0, s24 = s42 = 0 。互易: sij= sji ; 右图是通常采用的理想定

5、向耦合器, 为输入端, 为直通端, 为耦合端, 为隔离端。其散射矩阵为互易无耗：即亦即一个完全匹配、结构对称且互易无耗的理想定向耦合器的两路输出波的相位差 90 5. 如图所示, 一个四端口网络， 、口各接一个可变短路器，设它们至参考面T 的距离均为l，经螺钉调配后，得到该网络的散射矩阵为求：(1) 口输出与口输入的振幅和相位关系； (2) 当要求输出波相位较输入波相位滞后270时，短路器至T的最小距离。lT解a2 b2 a3 b3 (1) 、口各接一个可变短路器，对输入波产生全反射由网络的 S 矩阵得即口输出(b4)与口输入(a1)的振幅相等, 相位滞后(2) 当要求输出波相位较输入波相位滞

6、后270时lTa2 b2 a3 b3 整个网络构成理想的移相器。 6. 如图所示, 在一个匹配双T 的、两臂各放置一个短路器，信号由口输入， 口接匹配负载。问：(1) 为使口有最大输出，l3、 l4 应取何值？(2) 结果说明了什么？解口接匹配负载，a2= 0, 则有匹配负载l4l3T4T3 (1) 由匹配双T (魔T)的散射矩阵(式(5-63)可得又则为使口输出b2最大，必须即匹配负载l4l3T4T3亦即(2) 结果分析端口端口匹配负载l4l3T4T3 说明经两个各自与、臂参考面距离相差为lg/4 的奇数倍的短路器的作用, 使输入端口无反射波(b1=0), 故对信号源不产生干扰影响; 并且使

7、原相互隔离的、端口消除了隔离; 端口的输出 b2与端口的输入 a1 等幅而相位滞后 2b l3 ，整个网络构成理想移相器。 7. （习题3-16）如图所示为一魔T 电桥, 口接匹配信号源, 口接匹配的功率计, 、两口各接一负载, 它们的反射系数分别为G1、G2 , 求: (1) 功率计上的功率指示; (2) 若输入功率为1W, G1=0.1, G2 =0.3, 问此时功率计测得多少？ (3) 若G1=G2 =0, 则结果又如何？结果说明了什么？解 (1) 由魔T 的 S 矩阵可得方程负载a4负载匹配功率计题3-16图解得又故功率计上指示为(2) 当P4i=1W, G1=0.1, G2 =0.3

8、时(3) 当G1=G2 =0 时负载a4负载匹配功率计结果说明，当口和口接匹配负载时, 口和口隔离。* 8. (习题3-15) 有一个只有三个输出口的网络，实测得试问：它有哪些性质？是个什么元件？解(1) s i j = s j i 互易；(2) s11= s22 =s33=0 三个端口完全匹配；(3) s23= s32= 0 端口、完全隔离； (4) 网络有耗；s13= s31=0.1， (5) s12= s21=0.995， (6) 口接源，、口接匹配负载，由、口输出的功率比为 可见，这是一个互易、完全匹配、有耗的三端口网络，端口、完全隔离、端口、之间具有0.044dB的耦合度，端口、之间具有20dB的耦合度，该元件是一个20dB的定向耦合器。*9. 如右上图所示的一个微波元件，其散射矩阵为口接匹配信号源, 口接匹配负载; 在距口参考面T3为 l 处接一可变短路器。 (1) 求l匹配负载b1a1a2b2T1T2T3b3a3a2 , 并写出a3与b3间的函数关系；(2) 根据b=Sa, 求b2/a1= f (a, b, l )的函数关系式；(3) 若实验测出b2/a1 l 曲线