《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第3章(文档)

1、“微波技术与天线”课程学习资料3 章 规则波导和空腔谐振器什么是规则波导？它对实际的波导有哪些简化？答 规则波导是对实际波导的简化。简化条件是1）波导壁为理想导体表面 ；从而可以利用理想导体边界条件（、为常量（3）波导内无自由电荷（ 0）和传导电流（J 0；从而可利用最简单的齐次波动方程（4）波导沿纵向无限长，且截面形状不变。从而可利用纵向场法。纵向场法的主要步骤是什么？以矩形波导为例说明它对问题的分析过程有哪些简化？答 纵向场法的主要步骤是（）写出纵向场方程和边界条件（边值问题（2）运用分离变量法求纵向场方程的通解3利用边界条件求纵向场方程的特解4从而写出波导的一般解5）讨论波导中场的特性。

2、运用纵向场法只需解 1 个标量波动方程，从而避免了解 5 个标量波动方程。什么是波导内的波型（模式）？它们是怎样分类和表示的？各符号代表什么物理意义？ 答 （模式模和 TMmn 模，其中TE 表示横电模，即Ez 0 ，TM 表示横磁模，即Hz 0 。m 表示场沿波导截面宽边分布的半波数； n 表示场沿波导截面窄边分布的半波数。矩形波导存在哪三种状态？其导行条件是什么？ 答 矩形波导存在三种状态，见表3-1-1m2n2 a b从方程E j H 和H j E TE 波的横向分量与纵向分量的关系式3-1-2。解 对TE Ez 0。由Ej H和H j E、 j 得zH z jy x j HxH yH

3、y xH x 0y31第 3 章 规则波导和空腔谐振器 j Ey x j Ex yEy Ex j Hzxy由式、由式、ExjHzk2yzcjHEz由式得yk2xcH j Hz由式得xk2xcH j Hzyk2yc用尺寸为72.1434.04mm2JB-32矩形波导作馈线，问：当 6cm时波导中能传输哪些波型？写出该波导的单模工作条件。解 （1）矩形波导的导行条件是m2n2 a b 6cm a 7.214cm b 3.404cma 2 b 2当m n 0时得62a ；当m n 1时得6a 2 b 2 6.15704a 2 b 2当m n 2时得4a 2 b 23.3130当m 2n 0 时得6

4、a ；32“微波技术与天线”课程学习资料a2 4b2当m n 1时a2 4b2 4.9513因此，可传输的波型是，TE ，TM，TE10111120（2）单模传输条件是a 2a ，即7.214cm 14.428cm什么模式是矩形波导的主模？它有哪些优点？答 TE是矩形波导的主模。优点是1）截止波长最长，容易实现单模传输2）无简并现象；10其电场只有一个横向分量，是矩形波导中场结构最简单的一种波型。何谓场结构？了解 TE 模的场结构有何实际意义？了解矩形波导中高次模的场结构又有何10实际意义？答 波导中各种模式的力线图称为场结构。了解TE模的场结构便于正确地实现其激励与耦合，10抑制高次模。什么

5、是波导的激励？激励的方法有哪几种？怎样改变激励的强弱？答 所谓激励就是在波导中建立所需波型的方法。激励的方法有电场激励、磁场激励、电流磁激励三种。关于如何改变激励的强弱，可举例说明如下（1）通过改变探针的位置、角度和深入的深（2）（3）通过改变小孔的位置和大小改变电流激励的强弱。22.80mm10.16mmBJ-100 f 10GHz的TE10 波，问：截止波长、波导波长和相移常数各为何值？若波导宽边尺寸增大一倍，上诉参数如何变化？若波导窄边尺寸增大一倍，上述参数如何变化？f 15GHz时，上述参数如何变化？解 （1）c 2a 0.0456m ；p 0.0398m ； p158rad /m（2）a 2a 0.0456m 时，有c 0.0912m ；p 0.0318m prad / m（3）上述参数无变化。（4） f 0.02m c不变； p 0.022