微波技術(shù)與天線答案-殷際杰

1、2.1題無損耗線m/s2.2解50Hz時：S100MHz時：S2.3 解：1.在空氣里時由于所以2.在高分婦材料介質(zhì)中由于所以2.4 形式上，低頻或直流電功率傳輸線橫截面為多連通區(qū)域，傳送信號的有單連通與多連通。在內(nèi)容上，電力傳輸注重功率容量及傳輸損耗，信號線要求適應(yīng)很高的頻率，且有頻帶寬度要求，注重信息速率。2.5 （1）（2）2.6 頻率為100MHz時頻率為200MHz時2.7 解：2.8 解：無損耗傳輸線（1）時（2）時2.10 解：由得到在無損耗時，為純阻終端最近的電壓波腹點處2.11 解：由題意得當(dāng)時，得波節(jié)點相差50mm時由上式可知且將波長和代入后得到由于2.12 解：令求其實部

2、串入阻抗短路線并入導(dǎo)納并入導(dǎo)納-0.03j歐化為阻抗100/3j，d=0.0094m2.13 AB 段阻抗匹配3.3 答：微帶線導(dǎo)行電磁波的模式：準TEM模（或者EH模）、TE模式、TM模式 TE類表面模式；同軸線導(dǎo)行TEM模、TE模、TM模對于微帶線準TEM模式：對于同軸線TEM模來說：3.4 金屬波導(dǎo)管的特點：有效防止輻射損耗；解決導(dǎo)體損耗增加的問題。矩形截面波導(dǎo)和圓截面波導(dǎo)的主模分別是TE10模和TE11模。3.5矩形界面波導(dǎo)的截止波長，可見矩形截面波導(dǎo)的截止波長決定于波導(dǎo)的口徑尺寸a和b以及模式標(biāo)數(shù)m，n。其中表數(shù)m表示長邊的半波長數(shù)，表數(shù)n表示短邊的半波長數(shù)。TMmnTEmn其中表數(shù)

3、m和n決定場量幅值x和y方向分布的半駐波數(shù)（從波節(jié)到波節(jié)或從波腹到波腹），每一阻mn的取值就確定了一個獨立的模式，但要注意這些模式是同一頻率的電磁波的不同存在形態(tài)，他們之間不是基波與諧波的關(guān)系。圓截面波導(dǎo)：TMmn模截止波長，TEmn模截止波長，可見圓形截面波導(dǎo)的截止波長決定于波導(dǎo)的口徑尺寸R以及模式標(biāo)數(shù)m，n。其中表數(shù)m表示貝塞爾函數(shù)的階數(shù)，同時又表示在橫面上圓周方向上場量幅值分布的半駐波數(shù)。n表示根序數(shù)，同時表示半徑方向上場量值分布的過零次數(shù)。波導(dǎo)管導(dǎo)行電磁波的模式的截止波長決定于波導(dǎo)管尺寸，3.6 矩形截面波導(dǎo)不做成正方形截面可以減小模式簡并，所謂簡并，是指標(biāo)數(shù)相同的TE和TM模截止波長

4、相同，如TE11模和TM11模存在條件相同。圓形截面波導(dǎo)中除了模式簡并以外還有極化簡并，而矩形波導(dǎo)中只有模式簡并。3.7解：欲傳送的信號由頻率換算成波長得根據(jù)傳輸條件，與計算得出的波長相比，信號處于截止區(qū)，不能傳輸。信號以TE10模單模傳輸；信號以TE10，TE20、TE01三種模式傳輸。3.8 此答案僅供參考答：TE11截止波長最長，容易實現(xiàn)單模傳輸，與TE10矩形波導(dǎo)中的模式相似。而TM10模的場結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)對稱，并且電流為縱向流動。TE01模式場結(jié)構(gòu)同樣為旋轉(zhuǎn)對稱，磁力線縱向閉合，電場線圓周方向閉合。3.9 這就是所要求的最高工作頻率3.10 解：因為則若單模傳輸則即同理即得所求圓波導(dǎo)半徑

5、的取值范圍3.11 在圖中縫隙1、3、5、6對傳輸模式產(chǎn)生影響。第四章4.1微波元件可以控制導(dǎo)行電磁波的模式、極化方向、幅值、相位及頻率。微波元件可以通過改變微波傳輸線的形狀、尺寸或填充媒質(zhì)的變化來構(gòu)成由于在高頻率的時候，集總參數(shù)元件的值和傳輸線分布參量的值相當(dāng)，所以已經(jīng)不能用集總參數(shù)元件去描述微波元件。4.2 本答案僅供參考解：對于TE11模來說4.3解：4.4將吸收材料填充于內(nèi)外導(dǎo)體之間并做成錐形結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)漸變過渡，終端短路以防止信號功率泄漏。4.5 要轉(zhuǎn)換或者說要建立起所要求的傳輸?；蛘咧C振模，必須激勵出與該模式相似的場結(jié)構(gòu)，同時要注意不同種類傳輸線連接時要采用橫截面漸變過渡的結(jié)構(gòu)來減小

6、因連接而造成的對波能量的反射。4.6 還要考慮到它們的接入而引起的反射的大小，它們可以正常工作的頻帶寬度，以及對于其它元件的干擾作用。4.7 耦合器是一種波長相關(guān)的元件，在不完全匹配的時候，做成四端口元件可以考慮到現(xiàn)實中的反射，考慮到對于其他端口信號功率分配的影響，也考慮到三端口元件有可能破壞定向耦合器的工作性能。定向耦合器一般是通過小孔繞射理論去實現(xiàn)的，為了吸收完全防止隔離端的反射影響，總要在隔離端口接上匹配負載。4.8對單階梯阻抗變換器實現(xiàn)匹配做出物理解釋。利用補償原理說明多階梯阻抗變換器（相應(yīng)的多孔或多分支定向耦合器）拓寬工作頻帶的道理。答：利用單階梯阻抗變換器實現(xiàn)傳輸線匹配可以應(yīng)用補償

7、原理來解釋，就是用匹配裝置引起的反射波來抵消原來因傳輸線與其負載不匹配而出現(xiàn)的反射波。一節(jié)四分之一波長阻抗變換器的補償過程通過圖來說明。令主傳輸線的波阻抗為Z01，四分之一波長阻抗變換段傳輸線波阻抗為Z02，負載ZL為純阻，且令Z01>Z02>ZL。那么參考面T2及T1 上的局部電壓反射系數(shù)分別為 ，假設(shè)局部電壓反射系數(shù)，得模值都很小，我們可以近似認為兩個參考面上入射波電壓幅值相同，T1參考面上的總電壓反射波只計兩參考面上一次電壓反射系數(shù)之和，即因為這樣，T1參考面上的總電壓反射波從而實現(xiàn)了主傳輸線與其負載的匹配。多節(jié)阻抗變換器可以在需要匹配的主傳輸線與其負載間設(shè)置多個反射面，這些

8、參考面上的反射波經(jīng)過不同波程引入相位滯后，這些局部反射波合成時有可能在多個頻率上抵消，從而使主傳輸線與阻抗變換器接口參考面上的總電壓反射系數(shù)為零，實現(xiàn)寬帶匹配。對于TE101模式來說4.12因為諧振腔是封閉結(jié)構(gòu)，最基本和常用的激勵機構(gòu)（或稱耦合機構(gòu)）就是腔壁上槽和孔，通過槽或孔及進入腔內(nèi)的耦合針、耦合環(huán)，來實現(xiàn)腔與外電路的耦合。對于腔激勵的基本考慮是，激勵耦合裝置必須能夠在腔內(nèi)產(chǎn)生與所選定的諧振模式相近似的場結(jié)構(gòu)，這一點與波導(dǎo)的激勵是相同的。同時還要考慮有利于抑制干擾模的出現(xiàn)。腔與外電路連接后相當(dāng)于諧振強帶了負載而使損耗增加，因此諧振強的品質(zhì)因數(shù)Q要下降。4.13 在恒定磁場與微波電磁場的作用

9、下，鐵氧體中電子不僅作自旋運動和軌道運動，還將環(huán)繞恒定磁場作旋轉(zhuǎn)運動，從而對左旋極化和右旋極化磁場的微波有排斥或吸引的相互作用。原理簡述：在鐵氧體表面貼上電阻片，并且加上某個恒定的磁場大小，使傳輸過程中被吸引的微波的電場被電阻片吸收而衰減，被排斥的微波的電場能量未被吸收而衰減很小。利用這種非互易性場移效應(yīng)，可以實現(xiàn)正向傳輸波順利過而反向傳輸波被吸收的隔離作用。4.14 微波網(wǎng)絡(luò)理論基于低頻網(wǎng)絡(luò)理論，有三個發(fā)展其一由于微波段的位置效應(yīng)，必須對微波元件的竺效網(wǎng)絡(luò)規(guī)定端口界面即參考面。不參再把端口引線視為連接線。其二，微波網(wǎng)絡(luò)端口外傳輸線的波阻抗直接影響網(wǎng)絡(luò)的工作特性，為了使網(wǎng)絡(luò)理論具有普遍性，把網(wǎng)絡(luò)端口參考面上的模式電壓和模式電流對參考面外接傳輸線的波阻抗歸一化。其三，針對微波網(wǎng)絡(luò)端口參考面的入射波與反射波問題，在微波網(wǎng)絡(luò)理論中定義了散射 參