習(xí)題選解-第5章-微波無源元件

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上此文檔最近的更新時間為：2013-6-8 00:23:00 第5章 微波無源元件： 1試畫出圖5-101 中微帶電路的等效電路。圖5-101 習(xí)題1圖2如圖5-102所示的型微帶電路，間分支線長多少才能使主線上沒有反射？又問分支線長多少，才能使主線上沒有傳輸？圖5-102 習(xí)題2圖3畫出圖5-103的等效電路。圖5-103 習(xí)題3圖 10有一只型同軸腔，腔內(nèi)充以空氣，其特性阻抗，開路端帶有電容，采用短路活塞調(diào)諧，當(dāng)調(diào)到時的諧振頻率是多少？14兩端面開路的同軸線諧振器，其長度為5cm，同軸線內(nèi)充填介質(zhì)，介質(zhì)的。同軸線內(nèi)導(dǎo)體半徑為1cm，外導(dǎo)體半徑為2.5cm。求：(1)

2、 諧振器的基波諧振頻率（開路端效應(yīng)忽略）；(2) 當(dāng)諧振器一端面短路，另一端開路時，確定其基波諧振頻率。15如圖5-109所示,一個諧振腔，其無載Q為1000，其與特性阻抗為的無耗傳輸線耦合，在線上測得諧振時的電壓駐波比是2.5。求：（1）腔體的有載Q；（2）當(dāng)信源入射功率為400mw時，諧振腔所吸收的功率。圖5-109 習(xí)題15圖16用下列方法畫出低通濾波器的結(jié)構(gòu)圖： (1) 同軸高低阻抗線法； （2）微帶高低阻抗線法； （3）微帶開、短路短截線法。17試證明圖5-110為一個J變換器，并求出變換器的輸入導(dǎo)納。圖5-110 習(xí)題17圖19試?yán)L圖5-112 中濾波器結(jié)構(gòu)的等效電路，并說明它是帶

3、通還是帶阻濾波器？圖5-112 習(xí)題19圖20畫出圖5-113中各濾波器電路的可能的微波結(jié)構(gòu)。圖5-113 習(xí)題20圖21用K、J變換器表示圖5-114中的濾波器的等效電路，并說明是什么濾波器？ 圖5-114 習(xí)題21圖22試判別如圖5-115所示定向耦合器的耦合端和隔離端。圖5-115 習(xí)題22圖23如圖5-116所示，有一反向定向耦合器。其耦合度為4.8dB，現(xiàn)用于微波測量中改作為合路器。即在適當(dāng)端口上接入二個微波信號源，其頻率分別為、，在輸出端口上獲得功率的合路輸出。問： (1)用哪兩個端口作為信號輸入端，哪一個端口作為輸出端，哪一個端口接匹配負(fù)載？ (2)若要求輸出端上，、各輸出lmw

4、，問、輸入功率各為多少？(、信號源接何端口請自定標(biāo)明）圖5-116 習(xí)題23圖24試證明兩個耦合度k=8.34dB定向耦合器按圖5-117所示連接后，可以得到一個3dB定向耦合器。圖5-117 習(xí)題24圖25如何利用一個理想的魔T和一個匹配負(fù)載這兩個元件組成一個定向耦合器？其過渡衰減量是幾分貝？方向性如何？26寫出、和混合電路的矩陣。27有一無耗二口網(wǎng)絡(luò)，各口均接以匹配負(fù)載，已知其矩陣為當(dāng)高頻功率從口輸入時，試間、口的輸出功率以及反射回口的功率各為多少？若以回輸入波為基準(zhǔn)，各口的輸出波相位關(guān)系是怎樣的？28如圖5-118所示，一支對稱的定向耦合器，其方向性為無窮大，耦合度為20dB，用此定向耦

5、合器監(jiān)視輸送到負(fù)載的功率，功率計PA讀數(shù)為8mw，它對臂4產(chǎn)生的駐波比為2.0，功率計PB讀數(shù)為2mw，它對臂3匹配，求：（1）負(fù)載上吸收的功率；（2）臂2上的駐波比。圖5-118 習(xí)題28圖29如圖5-119所示,一個平行耦合微帶線定向耦合器在中心頻率時的耦合系數(shù)為，已知、口接上反射系數(shù)為的負(fù)載，試求其輸入端反射系數(shù)和輸出端的傳輸系數(shù)。若，或 輸入端反射系數(shù)和輸出端的傳輸系數(shù)又如何？圖5-119 習(xí)題29圖30如圖5-120所示，寫出由二個匹配雙組成的三口電路的矩陣。圖5-120 習(xí)題30圖31如圖5-121所示的雙T接頭作為測量阻抗的電橋，若，試證明口輸出相對功率為圖5-121 習(xí)題31圖

6、32寫出下列各種理想二口網(wǎng)絡(luò)的矩陣： (1) 理想衰減器； (2) 理想移相器；(3) 理想隔離器。33有個三口網(wǎng)絡(luò)，其矩陣為問此元件中有無吸收物質(zhì)？它是一個什么樣的微波元件？35寫出圖5-122所示的波導(dǎo)匹配雙T和理想環(huán)行器組合的電路的S矩陣。圖5-122 習(xí)題35圖36如上述電路中口和口通過相移為的移相器相連結(jié)，求新電路的矩陣。37有一環(huán)行器如圖5-123(a)所示，環(huán)行器的 S矩陣為 若口接匹配信號源，口接匹配負(fù)載，口接短路活塞，圖中短路面離距離為，今測得關(guān)系如圖5-123(b)所示，求和的數(shù)值。 圖5-123 習(xí)題37圖專心-專注-專業(yè)【1解】【2解】當(dāng)，在連接點看，根據(jù)半波重復(fù)性，其

7、等效為開路，故100%傳輸，即無反射；當(dāng)，在連接點看，根據(jù)四分之一變換性，其等效為短路，故0傳輸，即全無反射；不影響，即無反射；【end】【3解】【end】【10解】【end】【14解】半波長：四分之一： 【end】【15解】以串聯(lián)諧振為例：【end】17試證明圖5-110為一個J變換器，并求出變換器的輸入導(dǎo)納。圖5-110 習(xí)題17圖【17證明】查表4-2知： 查表4-2知： 對比得：，所以：【end】【16解】 (1) 同軸高低阻抗線法； （2）微帶高低阻抗線法；（3）微帶開、短路短截線法。？19試?yán)L圖5-112 中濾波器結(jié)構(gòu)的等效電路，并說明它是帶通還是帶阻濾波器？圖5-112 習(xí)題19

8、圖【19解】它是帶阻濾波器！【end】20畫出圖5-113中各濾波器電路的可能的微波結(jié)構(gòu)。圖5-113 習(xí)題20圖【20解】 (a)微帶形式（同軸、帶狀線均可） (b)波導(dǎo)形式1 (b)波導(dǎo)形式2【end】21用K、J變換器表示圖5-114中的濾波器的等效電路，并說明是什么濾波器？ 圖5-114 習(xí)題21圖【21解】圖a）：為帶通濾波器，其等效電路如下圖。圖b）：該電路較為特殊，是帶通濾波器，其等效電路如下圖，用文字表示。【end】22試判別如圖5-115所示定向耦合器的耦合端和隔離端。 圖5-115 習(xí)題22圖【22解】有個前提是給定輸入端！如圖c的輸入端變了，則隔離也不同，如下圖：【end

9、】23如圖5-116所示，有一反向定向耦合器。其耦合度為4.8dB，現(xiàn)用于微波測量中改作為合路器。即在適當(dāng)端口上接入二個微波信號源，其頻率分別為、，在輸出端口上獲得功率的合路輸出。問： (1)用哪兩個端口作為信號輸入端，哪一個端口作為輸出端，哪一個端口接匹配負(fù)載？ (2)若要求輸出端上，、各輸出lmw，問、輸入功率各為多少？(、信號源接何端口請自定標(biāo)明）圖5-116 習(xí)題23圖【23解】1、3輸入，2輸出，4匹配。1輸入f1，功率為3毫瓦。因耦合度是4.8dB，即3；3輸入f2，功率為3/2毫瓦。因1-1/2=2/3；【例5-2】用一個定向耦合器將兩個不同頻率信號源輸出功率疊加輸出?！窘狻堪慈?/p>

10、圖5-65 所示將兩個信號源連接在定向耦合器的兩個相互隔離端口和口，口為輸出端，口接匹配負(fù)載，設(shè)定向耦合器耦合度為10dB，兩個信號源的工作頻率均在定向耦合器的帶寬內(nèi)。圖5-65 定向耦合器將兩個不同頻率信號源輸出功率疊加輸出因為，信號源1耦合到口功率為，輸出到口功率為：；因為，信號源2輸出到口功率為；口輸出功率為：【End】24試證明兩個耦合度k=8.34dB定向耦合器按圖5-117所示連接后，可以得到一個3dB定向耦合器。圖5-117 習(xí)題24圖例5-5 證明兩只耦合度分別為8.34dB的微帶定向耦合器按如圖5-74所示串接即可得到一只3dB定向耦合器?！?4證明】本題的證明必須考慮微帶定

11、向耦合器耦合端輸出超前直通端輸出，且輸入端也超前直通端輸出。設(shè)微帶定向耦合器輸入為，經(jīng)過第一只定向耦合器后其耦合端輸出電壓為，直通端輸出電壓為，因為，即，則。電壓和進(jìn)入第二只定向耦合器，電壓在第二只定向耦合器的耦合端和直通端輸出分別為和，電壓在第二只定向耦合器的耦合端和直通端輸出分別為和，下面分別求出這四個電壓：因為，可求出，則，則同理可求出，第二只定向耦合器的兩個輸出端分別為：和，由此證明了圖5-74所示的定向耦合器為3dB定向耦合器。圖5-75為由兩支3dB定向耦合器與兩個放大器組成的平衡放大器，如果圖中兩個反相放大器的特性相同，根據(jù)3dB定向耦合器的特性可以求出該平衡放大器為（3）端口輸

12、出，其值為，而（2）端口無輸出，該端口應(yīng)接匹配負(fù)載。圖5-75 由兩支3dB定向耦合器與兩個放大器組成的平衡放大器【end】25如何利用一個理想的魔T和一個匹配負(fù)載這兩個元件組成一個定向耦合器？其過渡衰減量是幾分貝？方向性如何？【25解】組成方法：匹配負(fù)載接在隔離口2口，1口輸入，3口、4口同相平分輸出。其過渡衰減量3dB，方向性【end】26寫出、和混合電路的矩陣。？【26解】混合電路：就只是wilkinson power divider：和混合電路：【end】27有一無耗二口網(wǎng)絡(luò)，各口均接以匹配負(fù)載，已知其矩陣為當(dāng)高頻功率從口輸入時，試問、口的輸出功率以及反射回口的功率各為多少？若以回輸入

13、波為基準(zhǔn)，各口的輸出波相位關(guān)系是怎樣的？【27解】設(shè)口輸入功率時，、口的輸出功率以及反射回口的功率各為：若以回輸入波為基準(zhǔn)，僅、有輸出，同相、相位增加【end】28如圖5-118所示，一支對稱的定向耦合器，其方向性為無窮大，耦合度為20dB，用此定向耦合器監(jiān)視輸送到負(fù)載的功率，功率計讀數(shù)為8 mW，它對臂4產(chǎn)生的駐波比為2.0，功率計讀數(shù)為2 mW，它對臂3匹配，求：（1）負(fù)載上吸收的功率；（2）臂 2上的駐波比。圖5-118 習(xí)題28圖【28解】可參考周pp249對于A負(fù)載：到A負(fù)載的功率為9 mW，反射1 mW，實際接收8 mW；根據(jù)定向耦合器耦合度為20dB，即100，得信號源的功率為：

14、到達(dá)的總功率包括A的反射波以及ZL反射波耦合到B的功率：所以ZL反射波耦合到B的功率為：同樣：ZL反射波與ZL反射波耦合到B的功率之比為100：從信號源傳到ZL的功率約為：，故反射系數(shù)模為：ZL吸收的功率為入射功率減反射功率，即：【end】29如圖5-119所示,一個平行耦合微帶線定向耦合器在中心頻率時的耦合系數(shù)為，已知、口接上反射系數(shù)為的負(fù)載，試求其輸入端反射系數(shù)和輸出端的傳輸系數(shù)。若，或 輸入端反射系數(shù)和輸出端的傳輸系數(shù)又如何？圖5-119 習(xí)題29圖【29解】研究生教材 微波無源和有源電路原理作者: 傅君眉主編 pp130【end】30如圖5-120所示，寫出由二個匹配雙組成的三口電路的

15、矩陣。圖5-120 習(xí)題30圖【30解】【end】31如圖5-121所示的雙T接頭作為測量阻抗的電橋，若，試證明口輸出相對功率為 圖5-121 習(xí)題31圖【31解】32寫出下列各種理想二口網(wǎng)絡(luò)的矩陣： (1) 理想衰減器； (2) 理想移相器； (3) 理想隔離器?！?2解】三者的矩陣分別是：【end】33有個三口網(wǎng)絡(luò)，其S矩陣為問此元件中有無吸收物質(zhì)？它是一個什么樣的微波元件？【33解】【end】35寫出圖5-122所示的波導(dǎo)匹配雙T和理想環(huán)行器組合的電路的S矩陣。圖5-122 習(xí)題35圖【35解】【end】37有一環(huán)行器如圖5-123(a)所示，環(huán)行器的 S矩陣為 若口接匹配信號源，口接匹

16、配負(fù)載，口接短路活塞，圖中短路面離距離為，今測得關(guān)系如圖5-123(b)所示，求和的數(shù)值。 圖5-123 習(xí)題37圖【37解】【end】【附錄】研究生教材 微波無源和有源電路原理作者: 傅君眉主編 pp130未解的題 4圖5-104所示的分支，口輸入信號，試問：(1) 當(dāng)端口接匹配負(fù)載，端口接短路活塞時，問短路活塞與對稱中心面的距離為多長時，端口能獲得最大功率？(2) 端口沒有功率輸出時，又為多長？(3) 當(dāng)端口接匹配負(fù)載，端口接短路活塞時，問活塞位置在何處時，端口可獲得全部功率輸出？圖5-104 習(xí)題4圖5為什么采用多節(jié)阻抗變換器就能獲得寬帶匹配？匹配的基本原理是什么？6微帶線阻抗變換器常用哪幾種形式？試比較它們的優(yōu)缺點。7設(shè)有一段長為的漸變線，其單位長度串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導(dǎo)納是， ，為長度坐標(biāo)。求：(1) 如果線是無耗的，因而，試求當(dāng)端短路時，其輸入端的輸入阻抗；(2) 如10cm，試求其輸入阻抗為無窮大時的最低諧振頻率。8若阻抗變換器在工作頻帶內(nèi)，輸入電壓駐波比為，試證明工作頻帶內(nèi)的最大衰減為9如圖5-105所示，有一個l4波長階梯阻抗變換器，在上使用與相匹配，求、和調(diào)諧電容的電抗。 圖5-105 習(xí)題9圖11已知微帶腔如圖5-106，間隙電容、作為輸入、輸出端的耦合電容，中間段為開路型微帶腔