微波技术与天线课后题答案

-.z.解：f=9375MHz,此传输线为长线1-2解：f=150kHz,此传输线为短线1-3答：当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。用表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。1-4解：特性阻抗f=50Hz*1=ωL1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cmB1=ωC1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm1-5解：∵将代入1-6解：∵ZL=Z0∴1-7解：由得由得1-8解：(a)(b)(c)(d)1-9解：1-10解：∴1-11解：短路线输入阻抗开路线输入阻抗a)b)c)d)1-12解：1-13解：表1-4短路线长度0.182λ0.25λ0.15λ0.62λ输入阻抗j2.2∞j1.38j0.94输入导纳-j0.460-j0.024-j1.061-14解：表1-5开路线长度0.1λ0.19λ0.37λ0.48λ输入阻抗-j1.38-j0.4j0.94j7.9输入导纳j0.73j2.5-j1.06-j0.131-15解：表1-6负载阻抗0.3+j1.330.25-j2.0驻波比ρ9.161.86345.7∞反射系数0.80.30.50.60.711-16解：表1-7负载阻抗0.8+j∞j1.01.06+j3输入阻抗0.23+j0.850-j11输入阻抗(Ω)11.5+j42.30-j50501-17解：1-18解：用公式求用圆图求短路分支线的接入位置d=0.016λ时最短分支线长度为l=0.174λ1-19解：由圆图求得1-20解：∴1-21解：并联支节输入导纳此时〔纯电阻〕变换段特性阻抗1-22解：由得由得1-23解：原电路的等效电路为由得向负载方向等效(沿等图)0.25电长度得则由得由负载方向等效0.125电长度(沿等图)得1-24答：对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法。将横向电场或磁场用标位函数的梯度表示。该标位函数可用纵向分布函数U(z).I(z)及横向分布函数表示。对应横向电场与横向磁场的纵向分布函数U(z).I(z)具有电压与电流的量纲，故称其为对应导行模式的模式电压与模式电流。其满足的传输线方程为无论TE波还是TM波，其模式电流电压满足的传输线方程与长线方程一样。故称其为广义传输线方程。1-25答：导行波不能在导波系统中传输时所对应的最低频率称为截止频率，该频率所确定的波长称为截止波长当时，波被截止，不能传播当时，波可以传播1-26答：当波截止时，。当波传播时，。一为衰减波，无法传播。一为传输波，可以沿导波装置传播。1-27答：当电磁波在导波系统中的传播相速与频率有关时，不同频率的波同时沿该导波装置传输时，等相位面移动的速度不同，有快有慢，故该现象为"色散〞。1-28答：比照自由空间均匀平面波的波阻抗定义，定义波导的波阻抗为，且Et,Ht与传播方向满足右手定则1-29解：由得1-30解：1-31证：∵∴1-32解：由得1-33解：高次模TM波有不传播TE模可以传播可以传播不能传播不传播可以传播TEMTE11TE21波型1-34解：1-35解：(1)由可知时∴(2)时∴1-36解：t/b=0.05,W/b=0.7查图1-51(a)得代入式(1-68a)计算得由得∴1-37解：由式(1-72)可求A=2.99>1.52∴W=0.32mm1-38解：由可知1-39答：耦合传输线在偶模鼓励时，单位长度的偶模分布阻抗与导纳之比开方定义为偶模特性阻抗，即。同理，奇模鼓励时，单位长度的奇模分布阻抗与导纳之比的开方定义为奇模特性阻抗，即。将偶模特性阻抗与偶模相连与单位长电容表示时，所得分布电容称为偶模电容，用表示即同理将奇模特性阻抗用奇模相连与单位长电容表示时，所得分布电容称为奇模电容，用表示，即1-40解：查图1-57得s/b=0.03W/b=0.7∴s=0.06mmW=1.4mm1-41解：由图1-57得s/b=0.12s=0.72mmW/b=1.36W=8.16mm1-42解：由图1-60可查得∴1-43解：s/h=0.5W/h=1由图1-60可查得2-1答：将微波元件等效为网络进展分析，就是用等效电路网络参数代替原微波元件对原系统的影响。它可将复杂的场分析变成简单易行的路分析，为复杂的微波系统提供一种简单便捷的分析工具。2-2答：波导等效为双线的等效条件是两者的传输功率相等，由于模式电压，电流不唯一，导致等效特性阻抗，等效输入阻抗也不唯一，而归一化阻抗仅由反射系数确定，反射系数是可唯一测量的微波参量。因而归一化阻抗也是唯一可确定的物理量。故引入归一化阻抗的概念。2-3答：归一化电压与电流和不归一电压U，电流I所表示的功率要相等，由此可得的定义为的量纲一样，均为。故也称其为归一化功率波2-4答：(a)由得(b)由得(c)由得(d)由传输线方程终端条件的解双曲函数的形式，将，代入得即当时(e)将代入(d)中解可得2-5解：(a)(b)2-6解：(a)等效电路如下图由得即(b)等效电路如下图由得∴(c)等效电路如下图由得∴2-7证：由①②将代入②得∴2-8证：由①②将代入②得即代入①有2-9证：由互易时det[A]=1可得即且2-10证：∵且∴2-11解：设波节处的参考面为则将参照面内移到∴由对称性可知由无耗网络的性质可知∴∴2-12解：插入相移插入衰减电压传输系数输入驻波比2-13解：由可知由可得即由得2-14解：插入驻波比即为输入驻波比即∴2-15解：2-16解：内移外移不动∴由也可求得其中2-17解：代入式(2-44a)可得∴由可知该网络是互易有耗的3-1解：①电容膜片对称电容膜片引入导纳由得位于导纳圆图上对应电刻度为0.375处，沿等图向电源方向等效到1-j0.7处(0.348)得则即∴②电感膜片对称电感膜片引入导纳将等效到1+j0.7处(0.153)得则∴3-2解：由f=3GHz得介质套筒中相波长特性阻抗设为则由得∴3-3解：设变换段特性阻抗为，则∴∴3-4解：由得∴3-5解：由式(1-72)可得∴W=4.3mm(式(1-73))3-6解：(1)必须得落在辅助圆上即此时感性此时(2)由得解得∴容性感性3-7解：在匹配禁区中，要匹配必须走出匹配禁区。即长度为l的传输线至少要使即解之有当3-8解：假设则在辅助圆下半圆上，经λ/4等效至圆上半圆，则螺钉提供容纳无法使其匹配3-9解：由(3-16)式，当N=2时，代入(3-19)式得由得得对段对段要求实际由不能满足频带要求3-10解：C(dB)D(dB)(dB)(mw)(mw)3252250mw0.316mw6302425mw0.1mw10302010mw0.1mw3-11解：由得3-12解：∴=3-13解：由式(3-46b)可知串联组合的耦合器C与K的关系解之可得取k=0.294(弱耦合)3-14解：每只耦合器的两只串联组合后的S参数为∴对第一组耦合器可求出加到第二组耦合器输入端的信号为由可得∴3-15解：如下图3-16解：该3dB双分支定向耦合器的S参数为由得∴∴3-17解：将3dB不变阻分支定向耦合器的S参数矩阵参考面外移，则新的S参数矩阵为2，3端口短路，即即∴∴4端口有输出，，构成一线性移相器3-18证：设互易，无耗的三端口网络的S参数为由得①②③④⑤⑥假设2，3端口匹配，则有代入②，③式得两式相减得代入⑥式得∴代入①式得即1端口不匹配∴无耗互易的三端口网络，三个端口不能同时实现匹配。3-19解：由得∴隔离电阻∵∴3-20解：由得∴3-21证：由图示可知代入得由可得得证3-22解：由(1)将代入得(1，2，4端接匹配源)∴(2)将代入得(1，2，3端接匹配源)∴(3)将代入(3，4端接匹配源)∴(4)将代入(2，3，4端接匹配源)∴(5)将代入(1，2端接匹配源)∴(6)将代入(1，2端接匹配源，相差180度)∴3-23解：1)当发射机工作时，理想情况下接1，2臂时放电盒理想电离，瞬间形成一理想电短路面，此时有由由得将代入得发射机功率全部到达天线输出2)接收机工作时，天线接收到信号经第一个匹配双T1，2臂到达第二个匹配双T及12臂分别用表示则由可得则代入得天线接收及功率全部到达接收机3-24解：特点：微波谐振器(腔)是用电壁和磁壁封闭的空腔，是一分布参数系统。具有多谐，多模性；其谐振特性参数为谐振波长，品质因数及等效电导G；其分析方法也不同于等长参数谐振电路。3-25答：W---谐振器内的储能---谐振器的损耗功率仅由谐振器(腔)内部自身的损耗功率定义的品质因数称为固有品质因数，用表示且考虑外部其他等效负载吸收功率时的品质因数，称为有载品质因数，用表示，且3-26解：由开路电容为1.5PF可得开路端缩短长度即∴由可得3-27解：由谐振条件式(3-103)可得，∴解：由将代入可得由f=12GHz可知3-29答：书P1773-30答：书P1773-31答：书P1853-32答：略4-1[解]远区场条件：kr＞＞11/kr＞＞1/(kr)2＞＞1/(kr)3→只保存1/r〔＜＜E，忽略〕近区场条件：kr＜＜1，r＜＜→r＜＜/2∏1/kr＜＜1/(kr)2＜＜1/(kr)3忽略1/r项→14-2[解]：f=3Mhz,=100mr=10km,r＞＞/2π即A、B、C、D、E各点在电根本振子远区场〔1〕A点：=00，EA=0v/mB点：=300，|EA|=9.4210-5v/mC点：=900，|Ec|=|Ema*|=1.88410-4v/mD点：=1500，|ED|=|EB|=9.4210-5v/mE点：=1800，EE=EA=0v/m〔2〕假设电流元垂直纸面，则A、B、C、D、E各点在H平面上，则各点场强一样，且为最大值|Ema*|=1.88410-5v/m，极化方向均垂直于纸面。4-4[解]：2l=/2E面*oz面极值：=900，2700，零值：=00，18002l=1.5六个极值：900，500，1300，2300，2700，3100零值：00，70.50，109.50，1800，250.50，289.502l=2四个最大值：=600，1200，2100，3300四个零值：=00，1800，900，4-6[解]：电流元：F〔0〕=f〔〕=sin半功率波瓣宽度：BW为F2〔0.5〕=1/2夹角。所以，0.5=450则BW=20.5=9004-7[解]：l=0.25→2l=/2半波振子F2〔0.5〕=1/2，0.5≈390，则BW=20.5=780l=1→2l=2，F2〔0.5〕=1/24-8[解]：电流元：代入积分，得电流元方向系数D=1.54-9[解]：=20lg0.01db=-40db又因为，D=100则任意方向：D〔〕=，副瓣则第一副瓣：4-13[解]：2L=2m，1=10m，2=4m有效长度：代入：