微波技術(shù)與天線答案-殷際杰

1、題無損耗線m/s解50Hz時(shí)：S100MHz時(shí)：S2.3 解：1.在空氣里時(shí)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(hào)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(hào)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。2.5 122.6 頻率為100MHz時(shí)頻率為200MHz時(shí)2.7 解：2.8 解：無損耗傳輸線1時(shí)2時(shí)2.10 解：由得到在無損耗時(shí)，為純阻終端最近的電壓波腹點(diǎn)處2.11 解：由題意得當(dāng)時(shí)，得波節(jié)點(diǎn)相差50mm時(shí)由上式可知且將波長(zhǎng)和代入后得到由于2.12 解：令求其實(shí)部串入阻抗短路線并入導(dǎo)納并入導(dǎo)

2、納歐化為阻抗100/3j，d=2.13 AB 段阻抗匹配3.3 答：微帶線導(dǎo)行電磁波的模式：準(zhǔn)TEM模或者EH模、TE模式、TM模式 TE類外表模式；同軸線導(dǎo)行TEM模、TE模、TM模對(duì)于微帶線準(zhǔn)TEM模式：對(duì)于同軸線TEM模來說：3.4 金屬波導(dǎo)管的特點(diǎn)：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。矩形界面波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)，可見矩形截面波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)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(zhǎng)邊的半波長(zhǎng)數(shù)，表數(shù)n表示短邊的半波長(zhǎng)數(shù)。TMmnTEmn其中表數(shù)m和n決定場(chǎng)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

3、波腹，每一阻mn的取值就確定了一個(gè)獨(dú)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(zhǎng)，TEmn模截止波長(zhǎng)，可見圓形截面波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)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(shí)又表示在橫面上圓周方向上場(chǎng)量幅值分布的半駐波數(shù)。n表示根序數(shù)，同時(shí)表示半徑方向上場(chǎng)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(zhǎng)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(jiǎn)并，所謂簡(jiǎn)并，是指標(biāo)數(shù)相同的TE和TM模截止波長(zhǎng)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(jiǎn)

4、并以外還有極化簡(jiǎn)并，而矩形波導(dǎo)中只有模式簡(jiǎn)并。解：欲傳送的信號(hào)由頻率換算成波長(zhǎng)得根據(jù)傳輸條件，與計(jì)算得出的波長(zhǎng)相比，信號(hào)處于截止區(qū)，不能傳輸。信號(hào)以TE10模單模傳輸；信號(hào)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(zhǎng)最長(zhǎng)，容易實(shí)現(xiàn)單模傳輸，與TE10矩形波導(dǎo)中的模式相似。而TM10模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，并且電流為縱向流動(dòng)。TE01模式場(chǎng)結(jié)構(gòu)同樣為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，磁力線縱向閉合，電場(chǎng)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?yàn)槟敲醇僭O(shè)單模傳輸那么即同理即得所求圓波導(dǎo)半徑的取值范圍3.11 在圖中縫隙1、3、5、6對(duì)傳輸模式產(chǎn)生影響。第四

5、章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(shí)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(duì)于TE11模來說解：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(shí)現(xiàn)漸變過渡，終端短路以防止信號(hào)功率泄漏。4.5 要轉(zhuǎn)換或者說要建立起所要求的傳輸模或者諧振模，必須鼓勵(lì)出與該模式相似的場(chǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)要注意不同種類傳輸線連接時(shí)要采用橫截面漸變過渡的結(jié)構(gòu)來減小因連接而造成的對(duì)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

6、正常工作的頻帶寬度，以及對(duì)于其它元件的干擾作用。4.7 耦合器是一種波長(zhǎng)相關(guān)的元件，在不完全匹配的時(shí)候，做成四端口元件可以考慮到現(xiàn)實(shí)中的反射，考慮到對(duì)于其他端口信號(hào)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(shí)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(fù)載。對(duì)單階梯阻抗變換器實(shí)現(xiàn)匹配做出物理解釋。利用補(bǔ)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(shí)現(xiàn)傳輸線匹配可以應(yīng)用補(bǔ)償原理來解釋，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(fù)載不匹配而出現(xiàn)的反射波。一節(jié)四分之

7、一波長(zhǎng)阻抗變換器的補(bǔ)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(zhǎng)阻抗變換段傳輸線波阻抗為Z02，負(fù)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(rèn)為兩個(gè)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(jì)兩參考面上一次電壓反射系數(shù)之和，即因?yàn)檫@樣，T1參考面上的總電壓反射波從而實(shí)現(xiàn)了主傳輸線與其負(fù)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(fù)載間設(shè)置多個(gè)反射面，這些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(shí)有可能在多個(gè)頻率上抵消，從而使主傳

8、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(shí)現(xiàn)寬帶匹配。對(duì)于TE101模式來說因?yàn)橹C振腔是封閉結(jié)構(gòu)，最根本和常用的鼓勵(lì)機(jī)構(gòu)或稱耦合機(jī)構(gòu)就是腔壁上槽和孔，通過槽或孔及進(jìn)入腔內(nèi)的耦合針、耦合環(huán)，來實(shí)現(xiàn)腔與外電路的耦合。對(duì)于腔鼓勵(lì)的根本考慮是，鼓勵(lì)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(chǎng)結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)與波導(dǎo)的鼓勵(lì)是相同的。同時(shí)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(qiáng)帶了負(fù)載而使損耗增加，因此諧振強(qiáng)的品質(zhì)因數(shù)Q要下降。4.13 在恒定磁場(chǎng)與微波電磁場(chǎng)的作用下，鐵氧體中電子不僅作自旋運(yùn)動(dòng)和軌道運(yùn)動(dòng)，還將環(huán)繞恒定磁場(chǎng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)左旋極化和右旋極化磁場(chǎng)的微波有排

9、斥或吸引的相互作用。原理簡(jiǎn)述：在鐵氧體外表貼上電阻片，并且加上某個(gè)恒定的磁場(chǎng)大小，使傳輸過程中被吸引的微波的電場(chǎng)被電阻片吸收而衰減，被排斥的微波的電場(chǎng)能量未被吸收而衰減很小。利用這種非互易性場(chǎng)移效應(yīng)，可以實(shí)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(gè)開展其一由于微波段的位置效應(yīng)，必須對(duì)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(duì)參考面外接傳輸線的波阻抗歸一化。其三，針對(duì)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