《微波技術(shù)與天線》傅文斌-習(xí)題答案-第3章(文檔)

1、“微波技術(shù)與天線”課程學(xué)習(xí)資料3 章 規(guī)則波導(dǎo)和空腔諧振器什么是規(guī)則波導(dǎo)？它對實(shí)際的波導(dǎo)有哪些簡化？答 規(guī)則波導(dǎo)是對實(shí)際波導(dǎo)的簡化。簡化條件是1）波導(dǎo)壁為理想導(dǎo)體表面 ；從而可以利用理想導(dǎo)體邊界條件（、為常量（3）波導(dǎo)內(nèi)無自由電荷（ 0）和傳導(dǎo)電流（J 0；從而可利用最簡單的齊次波動(dòng)方程（4）波導(dǎo)沿縱向無限長，且截面形狀不變。從而可利用縱向場法?？v向場法的主要步驟是什么？以矩形波導(dǎo)為例說明它對問題的分析過程有哪些簡化？答 縱向場法的主要步驟是（）寫出縱向場方程和邊界條件（邊值問題（2）運(yùn)用分離變量法求縱向場方程的通解3利用邊界條件求縱向場方程的特解4從而寫出波導(dǎo)的一般解5）討論波導(dǎo)中場的特性。

2、運(yùn)用縱向場法只需解 1 個(gè)標(biāo)量波動(dòng)方程，從而避免了解 5 個(gè)標(biāo)量波動(dòng)方程。什么是波導(dǎo)內(nèi)的波型（模式）？它們是怎樣分類和表示的？各符號代表什么物理意義？ 答 （模式模和 TMmn 模，其中TE 表示橫電模，即Ez 0 ，TM 表示橫磁模，即Hz 0 。m 表示場沿波導(dǎo)截面寬邊分布的半波數(shù)； n 表示場沿波導(dǎo)截面窄邊分布的半波數(shù)。矩形波導(dǎo)存在哪三種狀態(tài)？其導(dǎo)行條件是什么？ 答 矩形波導(dǎo)存在三種狀態(tài)，見表3-1-1m2n2 a b從方程E j H 和H j E TE 波的橫向分量與縱向分量的關(guān)系式3-1-2。解 對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 規(guī)則波導(dǎo)和空腔諧振器 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用尺寸為72.1434.04mm2JB-32矩形波導(dǎo)作饋線，問：當(dāng) 6cm時(shí)波導(dǎo)中能傳輸哪些波型？寫出該波導(dǎo)的單模工作條件。解 （1）矩形波導(dǎo)的導(dǎo)行條件是m2n2 a b 6cm a 7.214cm b 3.404cma 2 b 2當(dāng)m n 0時(shí)得62a ；當(dāng)m n 1時(shí)得6a 2 b 2 6.15704a 2 b 2當(dāng)m n 2時(shí)得4a 2 b 23.3130當(dāng)m 2n 0 時(shí)得6

4、a ；32“微波技術(shù)與天線”課程學(xué)習(xí)資料a2 4b2當(dāng)m n 1時(shí)a2 4b2 4.9513因此，可傳輸?shù)牟ㄐ褪?，TE ，TM，TE10111120（2）單模傳輸條件是a 2a ，即7.214cm 14.428cm什么模式是矩形波導(dǎo)的主模？它有哪些優(yōu)點(diǎn)？答 TE是矩形波導(dǎo)的主模。優(yōu)點(diǎn)是1）截止波長最長，容易實(shí)現(xiàn)單模傳輸2）無簡并現(xiàn)象；10其電場只有一個(gè)橫向分量，是矩形波導(dǎo)中場結(jié)構(gòu)最簡單的一種波型。何謂場結(jié)構(gòu)？了解 TE 模的場結(jié)構(gòu)有何實(shí)際意義？了解矩形波導(dǎo)中高次模的場結(jié)構(gòu)又有何10實(shí)際意義？答 波導(dǎo)中各種模式的力線圖稱為場結(jié)構(gòu)。了解TE模的場結(jié)構(gòu)便于正確地實(shí)現(xiàn)其激勵(lì)與耦合，10抑制高次模。什么

5、是波導(dǎo)的激勵(lì)？激勵(lì)的方法有哪幾種？怎樣改變激勵(lì)的強(qiáng)弱？答 所謂激勵(lì)就是在波導(dǎo)中建立所需波型的方法。激勵(lì)的方法有電場激勵(lì)、磁場激勵(lì)、電流磁激勵(lì)三種。關(guān)于如何改變激勵(lì)的強(qiáng)弱，可舉例說明如下（1）通過改變探針的位置、角度和深入的深（2）（3）通過改變小孔的位置和大小改變電流激勵(lì)的強(qiáng)弱。22.80mm10.16mmBJ-100 f 10GHz的TE10 波，問：截止波長、波導(dǎo)波長和相移常數(shù)各為何值？若波導(dǎo)寬邊尺寸增大一倍，上訴參數(shù)如何變化？若波導(dǎo)窄邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？f 15GHz時(shí)，上述參數(shù)如何變化？解 （1）c 2a 0.0456m ；p 0.0398m ； p158rad /m（2）a 2a 0.0456m 時(shí)，有c 0.0912m ；p 0.0318m prad / m（3）上述參數(shù)無變化。（4） f 0.02m c不變； p 0.022