微波技術(shù)與天線答案

1、1-1 201109212300679527 解： f=9375MHz, 此傳輸線為長線1-2解： f=150kHz, 此傳輸線為短線1-3答： 當(dāng)頻率很高，傳輸線的長度與所傳電磁波的波長相當(dāng)時，低頻時忽略的各種現(xiàn)象與效應(yīng)，通過沿導(dǎo)體線分布在每一點的損耗電阻，電感，電容和漏電導(dǎo)表現(xiàn)出來，影響傳輸線上每一點的電磁波傳播，故稱其為分布參數(shù)。用表示，分別稱其為傳輸線單位長度的分布電阻，分布電感，分布電容和分布電導(dǎo)。1-4 解： 特性阻抗 f=50Hz X1=L1=2×50×16.65×10-9/cm=5.23×10-6/cm B1=C1=2×50&#

2、215;0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm1-5 解： 將 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： 短路線輸入阻抗 開路線輸入阻抗 a) b) c) d) 1-12 解： 1-13 解： 表1-4 短路線長度0.1820.250.150.62輸入阻抗j2.2j1.38j0.94輸入導(dǎo)納-j0.460-j0.024-j1.061-14 解： 表1-5 開路線長度0.10.190.370.48輸入阻抗-j1.38-j0.4j0.94j

3、7.9輸入導(dǎo)納j0.73j2.5-j1.06-j0.131-15 解： 表1-6 負(fù)載阻抗0.3+j1.30.5-j1.630.250.45-j1.2-j2.0駐波比9.161.86345.7反射系數(shù)0.80.30.50.60.711-16 解： 表1-7 負(fù)載阻抗0.8+j0.3-j1.1j1.01.06+j3輸入阻抗0.488-j0.610.23+j0.850-j110.13-j0.067輸入阻抗()24.4-j30.511.5+j42.30-j50506.67-j3.331-17 解： 1-18 解： 用公式求 用圓圖求 短路分支線的接入位置 d=0.016時 最短分支線長度為 l=0.

4、1741-19 解： 由圓圖求得 1-20 解： 1-21 解： 并聯(lián)支節(jié)輸入導(dǎo)納 此時 （純電阻） 變換段特性阻抗 1-22 解： 由 得 由 得 1-23 解： 原電路的等效電路為 由 得 向負(fù)載方向等效(沿等圖)0.25電長度 得 則 由 得 由負(fù)載方向等效0.125電長度(沿等圖)得 1-24 答： 對導(dǎo)行傳輸模式的求解還可采用橫向分量的輔助標(biāo)位函數(shù)法。將橫向電場或磁場用標(biāo)位函數(shù)的梯度表示。該標(biāo)位函數(shù)可用縱向分布函數(shù)U(z).I(z)及橫向分布函數(shù)表示。對應(yīng)橫向電場與橫向磁場的縱向分布函數(shù)U(z).I(z)具有電壓與電流的量綱，故稱其為對應(yīng)導(dǎo)行模式的模式電壓與模式電流。其滿足的傳輸線方

5、程為 無論TE波還是TM波，其模式電流電壓滿足的傳輸線方程與長線方程一樣。故稱其為廣義傳輸線方程。1-25 答： 導(dǎo)行波不能在導(dǎo)波系統(tǒng)中傳輸時所對應(yīng)的最低頻率稱為截止頻率，該頻率所確定的波長稱為截止波長 當(dāng) 時，波被截止，不能傳播 當(dāng) 時，波可以傳播1-26 答： 當(dāng)波截止時， 。 當(dāng)波傳播時，。 一為衰減波，無法傳播。一為傳輸波，可以沿導(dǎo)波裝置傳播。1-27 答： 當(dāng)電磁波在導(dǎo)波系統(tǒng)中的傳播相速與頻率有關(guān)時，不同頻率的波同時沿該導(dǎo)波裝置傳輸時，等相位面移動的速度不同，有快有慢，故該現(xiàn)象為“色散”。1-28 答： 對比自由空間均勻平面波的波阻抗定義，定義波導(dǎo)的波阻抗為 ，且Et,Ht與傳播方向

6、滿足右手定則 1-29 解： 由 得 1-30 解： 1-31 證： 1-32 解： 由 得 1-33 解： 高次模TM波有 不傳播 TE模 可以傳播 可以傳播 不能傳播 不傳播 可以傳播TEM TE11 TE21波型1-34 解： 1-35 解： (1) 由可知時(2)時1-36 解：t/b=0.05, W/b=0.7 查圖1-51(a)得代入式(1-68a)計算得由得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：耦合傳輸線在偶模激勵時，單位長度的偶模分布阻抗與導(dǎo)納之比開方定義為偶模特性阻抗，即。同理，奇模激勵時，單位長度的

7、奇模分布阻抗與導(dǎo)納之比的開方定義為奇模特性阻抗，即。將偶模特性阻抗與偶模相連與單位長電容表示時，所得分布電容稱為偶模電容，用表示即同理將奇模特性阻抗用奇模相連與單位長電容表示時，所得分布電容稱為奇模電容，用表示，即1-40 解：查圖1-57得s/b=0.03 W/b=0.7 s=0.06mm W=1.4mm1-41 解：由圖1-57得s/b=0.12 s=0.72mm W/b=1.36 W=8.16mm1-42 解：由圖1-60可查得1-43解： s/h=0.5 W/h=1 由圖1-60可查得2-1 答： 將微波元件等效為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，就是用等效電路網(wǎng)絡(luò)參數(shù)代替原微波元件對原系統(tǒng)的影響。它可將

8、復(fù)雜的場分析變成簡單易行的路分析，為復(fù)雜的微波系統(tǒng)提供一種簡單便捷的分析工具。2-2 答： 波導(dǎo)等效為雙線的等效條件是兩者的傳輸功率相等，由于模式電壓，電流不唯一，導(dǎo)致等效特性阻抗，等效輸入阻抗也不唯一，而歸一化阻抗僅由反射系數(shù)確定，反射系數(shù)是可唯一測量的微波參量。因而歸一化阻抗也是唯一可確定的物理量。故引入歸一化阻抗的概念。2-3 答： 歸一化電壓與電流和不歸一電壓U，電流I所表示的功率要相等，由此可得的定義為 的量綱相同，均為。故也稱其為歸一化功率波2-4 答： (a) 由 得 (b) 由 得 (c) 由 得 (d) 由 傳輸線方程已知終端條件的解雙曲函數(shù)的形式，將，代入得 即 當(dāng) 時 (

9、e) 將 代入(d)中解 可得 2-5 解： (a) (b) 2-6 解： (a)等效電路如圖所示 由 得 即 (b)等效電路如圖所示 由 得 (c)等效電路如圖所示 由 得 2-7 證： 由 將 代入 得 2-8 證： 由 將 代入得 即 代入有 2-9 證： 由互易時 detA=1 可得 即 且 2-10 證： 且 2-11 解： 設(shè)波節(jié)處的參考面為 則 將參照面內(nèi)移到 由對稱性可知 由無耗網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)可知 2-12 解： 插入相移 插入衰減 電壓傳輸系數(shù) 輸入駐波比 2-13 解： 由 可知 由 可得 即 由 得 2-14 解： 插入駐波比 即為輸入駐波比 即 2-15 解： 2-16 解

10、： 內(nèi)移 外移 不動 由 也可求得 其中 2-17 解： 代入式 (2-44a)可得 由 可知該網(wǎng)絡(luò)是互易有耗的 3-1 解： 電容膜片 對稱電容膜片引入導(dǎo)納 由 得 位于導(dǎo)納圓圖上對應(yīng)電刻度為0.375處，沿等圖向電源方向等效到 1-j0.7處(0.348)得 則 即 電感膜片 對稱電感膜片引入導(dǎo)納 將等效到1+j0.7處(0.153)得 則 3-2 解： 由 f=3GHz 得 介質(zhì)套筒中相波長 特性阻抗設(shè)為 則 由 得 3-3 解： 設(shè)變換段特性阻抗為，則 3-4 解： 由 得 3-5 解： 由式(1-72)可得 W=4.3mm (式(1-73) 3-6 解： (1) 必須得落在輔助圓上

11、即 此時 感性 此時 (2) 由 得 解得 容性 感性3-7 解： 在匹配禁區(qū)中，要匹配必須走出匹配禁區(qū)。即長度為l的傳輸線至少要使 即 解之有 當(dāng) 3-8 解： 若 則在輔助圓下半圓上，經(jīng)/4等效至圓上半圓，則螺釘提供容納無法使其匹配3-9 解： 由(3-16)式，當(dāng)N=2時，代入(3-19)式得 由 得 得 對 段 對 段 要求 實際 由 不能滿足頻帶要求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 串聯(lián)組合

12、的耦合器C與K的關(guān)系 解之可得 取k=0.294( 弱耦合) 3-14 解： 每只耦合器的 兩只串聯(lián)組合后的S參數(shù)為 對第一組耦合器 可求出 加到第二組耦合器輸入端的信號為 由 可得 3-15 解： 如圖所示3-16 解：該3dB雙分支定向耦合器的S參數(shù)為 由 得 3-17 解： 將3dB不變阻分支定向耦合器的S參數(shù)矩陣參考面外移，則新的S參數(shù)矩陣為 2，3端口短路，即 即 4端口有輸出，構(gòu)成一線性移相器3-18 證： 設(shè)互易，無耗的三端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)為 由得 若2，3端口匹配，則有 代入，式得 兩式相減得 代入式得 代入式得 即1端口不匹配 無耗互易的三端口網(wǎng)絡(luò)，三個端口不能同時實現(xiàn)匹配。3

13、-19 解： 由 得 隔離電阻 3-20 解： 由 得 3-21 證： 由圖示可知 代入 得 由 可得 得證3-22 解： 由 (1) 將 代入得 (1，2，4端接匹配源) (2) 將 代入得 (1，2，3端接匹配源) (3) 將 代入 (3，4端接匹配源) (4) 將 代入 (2，3，4端接匹配源) (5) 將 代入 (1，2端接匹配源) (6) 將 代入 (1，2端接匹配源，相差180度) 3-23 解： 1)當(dāng)發(fā)射機工作時，理想情況下接1，2臂時放電盒理想電離，瞬間形成一理想電短路面，此時有 由 由 得 將 代入得 發(fā)射機功率全部到達(dá)天線輸出 2) 接收機工作時，天線接收到信號經(jīng)第一個匹

14、配雙T 1，2臂到達(dá)第二個匹配雙T及 1 2臂分別用表示 則由 可得 則 代入 得 天線接收及功率全部到達(dá)接收機3-24 解： 特點：微波諧振器(腔)是用電壁和磁壁封閉的空腔，是一分布參數(shù)系統(tǒng)。具有多諧，多模性；其諧振特性參數(shù)為諧振波長，品質(zhì)因數(shù)及等效電導(dǎo)G；其分析方法也不同于等長參數(shù)諧振電路。3-25 答： W-諧振器內(nèi)的儲能 -諧振器的損耗功率 僅由諧振器(腔)內(nèi)部自身的損耗功率定義的品質(zhì)因數(shù)稱為固有品質(zhì)因數(shù)，用表示 且 考慮外部其他等效負(fù)載吸收功率時的品質(zhì)因數(shù)，稱為有載品質(zhì)因數(shù)，用表示，且 3-26 解： 由開路電容為1.5PF可得開路端縮短長度 即 由 可得 3-27 解： 由諧振條件

15、式(3-103) 可得 ， 3-28 解： 由 將 代入可得 由 f=12GHz 可知 3-29 答：書P1773-30 答：書P1773-31 答：書P1853-32 答：略4-1解遠(yuǎn)區(qū)場條件：kr1 1/kr1/( kr)21/( kr)3 只保留1/r （E，忽略） 近區(qū)場條件 ：kr1，rr/2 1/kr1/( kr)21/( kr)3 忽略1/r項1 4-2解：f=3Mhz, =100m r=10km,r/2 即A、B、C、D、E各點在電基本振子遠(yuǎn)區(qū)場（1） A點： =00， EA=0 v/m B點： =300， | EA|= 9.42 10-5 v/m C點： =900， | Ec

16、|=| Emax|=1.88410-4 v/m D點： =1500， | ED|=| EB | =9.42 10-5 v/m E點： =1800， EE =EA =0 v/m（2）若電流元垂直紙面，則A、B、C、D、E各點在H平面上，則各點場強相同，且為最大值| Emax|=1.88410-5 v/m，極化方向均垂直于紙面。4-4解：2l=/2 E面xoz面 極值：=900，2700，零值：=00，1800 2l=1.5 六個極值： 900，500，1300，2300，2700，3100 零值：00，70.50，109.50，1800，250.50，289.502l=2 四個最大值：=600，

17、1200，2100，3300四個零值：=00，1800，900， 4-6解：電流元：F（0）=f（）=sin 半功率波瓣寬度：BW為F2（0.5）=1/2夾角。 所以，0.5 =450 則BW=20.5=9004-7 解：l=0.252l=/2 半波振子 F2（0.5）=1/2，0.5390，則BW=20.5=780 l=12l=2， F2（0.5）=1/24-8解： 電流元： 代入積分，得 電流元方向系數(shù)D=1.54-9解： =20lg0.01 db=-40db 又因為，D=100 則任意方向 ：D（）= ， 副瓣 則第一副瓣：4-13解：2L=2m，1=10m，2=4m 有效長度： 代入：

18、 1=10m， 2=4m，為半波偶極子，4-25解： E面方向圖（紙平面）4-10 解： 由max=1.414，=900 所以由圖：，由定義 4-11解： 由 且電流元D1=1.76db=1.5，半波振子D2=2.15db=1.64 （a） （b） 4-14解：對稱振子的電流分布近似認(rèn)為與開路雙線電流分布一致4-16 已知電流元在、r=5km，處電場為2mv/m，求其輻射功率解： 由 電流元 由 電流元D=1.5，4-17 已知Pin=10w，D=3，效率求（1）r=10km處電場值 （2）若欲使r=20km處電場和（1）中10km處相同，方向系數(shù)應(yīng)增加多大？解： 由得（1） r=10km處，（2） 設(shè)天線效率相同，輸入功率相同由 4-18 設(shè)天線歸于輸入電流的輻射電阻和損耗電阻分別為，方向系數(shù)D=3，求其輸入電阻R0和增益G。解： 輸入天線時功率=天線損耗功率+天線輻射有功功率 歸于輸入電流輸入電阻： 天線效率： 4-24 兩基本振子等幅同相饋電，排列如圖，畫出（a）（b）兩種情