微波复习题答案
微波技术与天线总复习题及其答案

微波技术与天线基础总复习题一、填空题1、微波是一般指频率从 至 范围内的电磁波,其相应的波长从 至 。
并划为 四个波段;从电子学和物理学的观点看,微波有 、 、 、 、 等重要特点。
2、无耗传输线上的三种工作状态分别为: 、 、 。
3、传输线几个重要的参数:(1) 波阻抗: ;介质的固有波阻抗为 。
(2) 特性阻抗: ,或 ,Z 0=++I U 其表达式为Z 0= ,是一个复数; 其倒数为传输线的 .(3) 输入阻抗(分布参数阻抗): ,即Z in (d)= 。
传输线输入阻抗的特点是: a) b) c) d)(4) 传播常数:(5) 反射系数:(6) 驻波系数:(7) 无耗线在行波状态的条件是: ;工作在驻波状态的条件是: ;工作在行驻波状态的条件是: 。
4、负载获得最大输出功率时,负载Z 0与源阻抗Z g 间关系: 。
5、负载获得最大输出功率时,负载与源阻抗间关系: 。
6、史密斯圆图是求街均匀传输线有关 和 问题的一类曲线坐标图,图上有两组坐标线,即归一化阻抗或导纳的 的等值线簇与反射系数的 等值线簇,所有这些等值线都是圆或圆弧,故也称阻抗圆图或导纳圆图。
阻抗圆图上的等值线分别标有 ,而 和 ,并没有在圆图上表示出来。
导纳圆图可以通过对 旋转180°得到。
阻抗圆图的实轴左半部和右半部的刻度分别表示 或 和 或 。
圆图上的电刻度表示 ,图上0~180°是表示 。
7、阻抗匹配是使微波电路或系统无反射运载行波或尽量接近行波的技术措施,阻抗匹配主要包括三个方面的问题,它们是:(1);(2);(3)。
8、矩形波导的的主模是模,导模传输条件是,其中截止频率为,TE10模矩形波导的等效阻抗为,矩形波导保证只传输主模的条件是。
9、矩形波导的管壁电流的特点是:(1)、(2)、(3)。
10、模式简并现象是指,主模也称基模,其定义是。
单模波导是指;多模传输是。
11、圆波导中的主模为,轴对称模为,低损耗模为。
微波技术基础习题2剖析

V
min
V
1 L
max
1 L
V
max
/ 300 V
负载处电流(最大):
1 L I max I L
I min I 1 L
L
I max V
1 L
min
1 L
I min 1A
输入阻抗(最大) Z0*ρ=600*2=1200Ω 输入阻抗(最小) Z0/ρ=600/2=300Ω
0.483e j 0.496 e
j
6 5
0.483e j 3.27
1 L 1 L
1 0.483 2.868 1 0.483
EG Z 0 e j l j d j d V ( d ) ( e e ) L ② 2 j l Z G Z 0 1 G L e
in1
Z in1 50 53.88 23.76 j 50 3.88 23.76 j 0.085 0.21 j, in1 0.226 Z in1 50 53.88 23.76 j 50 103.88 23.76 j 1 0.226 1.58 1 0.226
r jtg ' t Z 0 jZ 0 ' tg ' t Z0 ' Z0 ' Z 0 ' jZ 0tg ' t 1 j r tg ' t
1 j r tg ' t Z 02 Z0 r Z CC ' r jtg ' t
Z BB'
Z AA'
1 in1 1 in1
3000MHz
微波技术习题解答(部分)

率的波,而是一个含有多种频率的波。这些多种频率成分构成一个“波群”
又称为波的包络,其传播速度称为群速,用 vg 表示,即 vg v 1 c 2
第三章 微波传输线
TEM波:相速
vp
1 v
相波长
p
2
v f
群速 vg vp v
即导波系统中TEM波的相速等于电磁波在介质中的传播速度,而相波长 等于电磁波在介质中的波长(工作波长)
插入衰减 A
A
1 S21 2
A%11 A%12 A%21 A%22 2 4
对于可逆二端口网络,则有
A
1 S21 2
1 S12 2
第四章 微波网络基础
插入相移 argT arg S21
对于可逆网络,有 S21 S12 T ,故
T T e j S12 e j12 S21 e j21
何不同?
答案:截止波长:对于TEM波,传播常数 为虚数;对于TE波和TM波,对 于一定的 kc 和 、 ,随着频率的变化,传播长数 可能为虚数,也可能为实
数,还可以等于零。当 0 时,系统处于传输与截止状态之间的临界状态,此 时对应的波长为截止波长。
当 c 时,导波系统中传输该种波型。 当 c 时,导波系统中不能传输该种波型。
第三章 微波传输线
3-3 什么是相速、相波长和群速?对于TE波、TM波和TEM波,它们的相速 相波长和群速有何不同?
答案: 相速 vp 是指导波系统中传输的电磁波的等相位面沿轴向移动的速
度,公式表示为
vp
相波长 p
是等相位面在一个周期T内移动的距离,有
p
2
欲使电磁波传输信号,必须对波进行调制,调制后的波不再是单一频
T S21 0.98e j 0.98
微波技术基础课后参考答案 (张靖第三次习题)20170418

微波技术基础课后习题答案1 第二章2.9 22.8a mm =,10.15b mm =,工作波长12mm λ=。
10TE 模:245.6c a mm λλ==>,可以存在;01TE 模:220.3c b mm λλ==>,可以存在;02TE模:10.15c b mm λλ===<,不可以存在;11TE (11TM )模:18.5454c mm λλ===≈>,可以存在;12TE (12TM ):9.9075c mm λλ===≈<, 不存在;21TE (21TM )模:15.1641c mm λλ===≈>, 可以存在;20TE模:22.8c a mm λλ===>,可以存在;30TE模:215.23c a mm λλ===>,可以存在; 40TE模:111.42c a mm λλ===<,不可以存在; 31TE (31TM ):12.167c mm λλ===≈>,可以存在。
2.11 根据空气填充矩形波导的几何尺寸,22.86a mm =,10.16b mm =。
10TE 模:245.6c a mm λ==;01TE 模:220.3c b mm λ==;20TE模:22.86c a mm λ===;11TE (11TM )模:18.5454c mm λ===≈; 因此在所有工作模式中,工作频率低于20TE 模截止频率且高于10TE 模截止频率的传输频率才能实现单模传输。
其对应的频率范围是1083310 6.5645.7210TE m s f GHz m -⨯==⨯,208331013.1222.8610TE m s f GHz m-⨯==⨯。
因此该矩形波导单模传输的频率范围是6.5613.12GHz f GHz <<。
2.15 圆波导的主模为11TE 模,其截止波长3.41 3.41310.23c R cm cm λ==⨯=; 截止频率892310 2.931010.2310c f Hz -⨯==⨯⨯;波导波长2247.426w cm λ--====≈;波形阻抗111787TE Z ===Ω. 2.20 对于传输01TE 模式的圆波导,磁场只有r H 和z H 分量,并且在波导管壁内表面只有z H 磁场分量。
微波技术课后习题答案-第一章习题参考答案

第一章习题参考答案1.3截止频率c f :导行系统中某导模无衰减所能传播的最低频率为该导模的截止频率。
截止波长c λ:导行系统中某导模无衰减所能传播的最大波长为该导模的截止波长。
导模的传输条件:工作波长小于截止波长c λλ<,工作频率大于截止频率c f f >。
1.4导行系统中纵横场的关系式可具体表示为:)ˆ(12zH j E j k E z t z t ct ⨯∇-∇-=ωμβ )ˆ(12zE j H j k H z t z t ct ⨯∇+∇-=ωεβ 其中有 222β+=c k k在广义柱坐标系中,考虑到拉普拉斯算符vh vu h ut ∂∂+∂∂=∇211ˆ1ˆ,以及单位矢量的右手正交关系v u z u z v z v uˆˆˆ,ˆˆˆ,ˆˆˆ=⨯=⨯=⨯ 所以纵横场的关系可具体表示为)(212v H h uE h k j E zz c u ∂∂+∂∂-=ωμβ )(122μωμβ∂∂-∂∂-=zz c v H h vE h k j E)(212v E h uH h k j H zz c u ∂∂-∂∂-=ωεβ)(122μωεβ∂∂+∂∂-=zz c v E h vH h k j H 表示成矩阵形式为:⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂∂∂⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡v E u H u E v H h h h h h h h h k j E H H E z z z z c v u v u 21211212200000000βωμωεβωεββωμ。
《微波技术与天线》习题答案

第一章1-1解: f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> , 此传输线为长线。
1-2解: f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===⨯<< ,此传输线为短线。
1-3答: 当频率很高,传输线的长度与所传电磁波的波长相当时,低频时忽略的各种现象与效应,通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻,电感,电容和漏电导表现出来,影响传输线上每一点的电磁波传播,故称其为分布参数。
用1111,,,R L C G 表示,分别称其为传输线单位长度的分布电阻,分布电感,分布电容和分布电导。
1-4 解: 特性阻抗050Z ====Ωf=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cmB 1=ωC 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解: ∵ ()22j z j z i r Uz U e U e ββ''-'=+()()2201j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'=- 将 2223320,2,42i r U V U V z πβλπλ'===⋅= 代入33223420220218j j z U eej j j Vππλ-'==+=-+=-()3412020.11200z I j j j A λ'==--=- ()()()34,18cos 2j te z uz t R U z e t V ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ ()()()34,0.11cos 2j te z i z t R I z e t A ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ 1-6 解: ∵Z L=Z 0∴()()220j z i r U z U e U β''==()()()212321100j j z z Uz e U z e πβ''-''==()()()()611100,100cos 6jU z e V u z t t V ππω'=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭1-7 解: 210.20.2130j L e ccmfπρρλ-Γ=-=-==Γ+==由 011L L L Z Z +Γ=-Γ 得 0110.2100150110.2L LL Z Z -Γ+===Ω+Γ- 由 ()()()22max0.20.2j z j z L z e e z πββ-'-''Γ=Γ==Γ= 得 max1max120,7.54z z cm λπβ''-===1-8 解: (a) ()(),1inin Z z z ''=∞Γ=(b) ()()0100,0in in Z z Z z ''==ΩΓ=(c) ()()00012200,3in in in in Z Z Z z Z z Z Z -''==ΩΓ==+(d) ()()02200,1/3inin Z z Z z ''==ΩΓ=1-9 解: 1 1.21.510.8ρ+Γ===-Γmax 0min 75,33Z Z Z Z ρρ==Ω==Ω1-10 解: min2min124z z cm λ''=-=min1120.2,0.514L z ρππβρλ-'Γ===⨯=+ min1min120.2j z z L e β'-'Γ=-=Γ∴ 2420.20.2j jLeeππ⨯-Γ=-=1-11 解: 短路线输入阻抗 0in Z jZ tg l β= 开路线输入阻抗 0in Z jZ ctg l β=-a) 00252063inZ jZ tgjZ tgj πλπλ=⨯=Ω b) 002252033in Z jZ tg jZ tg j πλπλ=⨯=-Ωc) 0173.23inZ jZ ctgj π=-=-Ωd) 02173.23in Z jZ ctg j π=-=Ω1-12 解: 29.7502050100740.6215010013oj L L L Z Z j j e Z Z j -++Γ=Γ====++1-13 解: 表1-41-17 解: 1350.7j Le Γ=1-18 解: minmax0.6U K U == min143.2o z β'= 用公式求 min1min100min1min111L j tg z K jtg z Z Z Z jtg z jKtg z ρββρββ''--==''-- 0.643.25042.8522.810.643.2oojtg j j tg -==-Ω-⨯ 用圆图求 ()42.522.5LZ j =-Ω短路分支线的接入位置 d=0.016λ时()0.516B =-最短分支线长度为 l=0.174λ()0.516B =-1-19 解: 302.6 1.4,0.3,0.30.16100LL lZ j Y j λ=-===+由圆图求得 0.360.48in Z j =+ 1824in Z j =+Ω1.01 1.31in Y j =- ()0.020.026in Y j S =-1-20 解: 12LY j =+ 0.5jB j =()()()()0.150.6 1.460.150.60.960.20.320.380.2 1.311.54in in in in Y j Y jB j Y j Z j λλλλ=-+=-=+=-∴ 6577inZ j =-Ω 1-21 解: 11 2.5 2.50.20.2L L Y j j Z ===+- 并联支节输入导纳 min 2.5B ctg l β=-=- min 0.061l λ=此时 1/2.5LZ '= 500/2.5200LZ '==Ω(纯电阻)变换段特性阻抗 0316Z '==Ω 1-22 解: 1/0.851.34308.66o o Larctg ϕ=-=-= 由 max120L z ϕβ'=-= 得 max10.43z λ'= 由 min12Lz ϕβπ''=-=- 得 min10.1804L z ϕπλλπ+'== 1-23 解: 原电路的等效电路为由 1inZ j '+= 得 1inZ j '=-向负载方向等效(沿等Γ图)0.25电长度得 1inin Z Z ''='则 ininY Z '''=由inin in Y Y j Z ''''''=+= 得 12in inY Z j j ''''=-=-由负载方向等效0.125电长度(沿等Γ图)得12LY j =+ 0.20.4L Z j =-1-24 答: 对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法。
微波技术复习题

微波技术复习题一、填空题1.若传输线的传播常数γ为复数,则其实部称为衰减常数,量纲为奈培/米(Np/m)或者分贝/米(dB/m),它主要由导体损耗和介质损耗产生的;虚部称为相位常数,量纲为弧度/米(rad/m),它体现了微波传输线中的波动过程。
2.微波传输线中相速度是等相位面移动的速度,而群速度则代表能量移动的速度,所以相速度可以大于光速,而群速度只能小于或等于光速,且相速度和群速度的乘积等于光速的平方或c23.在阻抗圆图中,上半圆的阻抗呈感性,下半圆的阻抗呈容性,单位圆上为归一化电阻零,实轴上为归一化电抗零。
4.矩形金属波导(a>b)的主模是TE10,圆形金属波导的主模是TE11,同轴线的主模是TEM。
5.若传输线端接容性负载(ZL =RL+jXL,XL<0),那么其行驻波分布离负载端最近的是电压节点;若端接感性负载(ZL =RL+jXL,XL>0),那么其行驻波分布离负载端最近的是电压腹点。
6.阻抗圆图是由单位电压反射系数坐标系和归一化阻抗坐标系组成的,其中前者又由单位电压反射系数的模值圆和单位电压反射系数的相角射线组成,而后者又由归一化电阻圆和归一化电抗圆组成。
7.在金属波导截止的情况下,TE模的波阻抗呈感性,此时磁储能大于(大于/小于)电储能;TM模的波阻抗呈容性,此时电储能大于(大于/小于)磁储能。
8.微带线的主模为准TEM模,这种模式的主要特征是Hz和Ez都不为零,未加屏蔽时,其损耗包括导体损耗,介质损耗和辐射损耗三部分。
9.特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载RL为j20Ω,50Ω,20Ω时,传输线上分别形成纯驻波,纯行波,行驻波。
10.均匀传输线的特性阻抗为50Ω,线上工作波长为10cm,终端接有负载ZL,ZLzˊ1).若ZL =50Ω,在zˊ=8cm处的输入阻抗Zin=50Ω, 在zˊ=4cm处的输入阻抗Zin=50Ω。
2).若ZL =0,在zˊ=2.5cm处的输入阻抗Zin=∞Ω, 在zˊ=5cm处的输入阻抗Zin=0Ω,当0<zˊ<2.5cm处, Zin 呈感性,当2.5<zˊ<5cm处, Zin呈容性3). 若ZL=j50Ω,传输线上的驻波系数ρ=∞。
《电磁场微波技术与天线》总复习 填空题 选择题

《电磁场微波技术与天线》习题及参考答案一、填空题:1、静止电荷所产生的电场,称之为_静电场_;电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向__相同_。
2、电荷之间的相互作用力是通过 电场 发生的,电流与电流之间的相互作用力是通过磁场发生的。
3、矢量场基本方程的微分形式是:V A ρ=⋅∇和 J A =⨯∇ ;说明矢量场的散度和 旋度 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。
4、矢量场基本方程的积分形式是:dV dS A V V Sρ⎰⎰=⋅⋅和dS J s dl A l⋅=⋅⎰⎰;说明矢量场的环量和 通量 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。
5、矢量分析中的两个重要定理分别是高斯定理和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是:dS A dV A S v ⋅⎰=⋅∇⎰ 和dS rotA dl A s l ⋅=⋅⋅⎰⎰。
6、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是:∮D s·d S =q 和⎰E ·d =0。
7、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是:V D ρ=⋅∇和0=⨯∇E 。
8、镜象法的理论依据是静电场的唯一性定理 。
基本方法是在所求场域的外部放置镜像电荷以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电荷 .9、在两种媒质分界面的两侧,电场→E 的切向分量E 1t -E 2t =_0__;而磁场→B 的法向分量B 1n -B 2n =__0__。
10、法拉弟电磁感应定律的方程式为E n =—dtd φ,当d φ/dt>0时,其感应电流产生的磁场将阻止原磁场增加。
11、在空间通信中,为了克服信号通过电离层后产生的法拉第旋转效应,其发射和接收天线都采用圆极化天线。
12、长度为2h=λ/2的半波振子发射天线,其电流分布为:I (z )=I m sink (h-|z |) 。
13、在介电常数为的均匀各向同性介质中,电位函数为 2211522x y z ϕ=+-,则电场强度E=5x y zxe ye e --+。
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微波技术与天线复习提纲(2010级)一、思考题 1. 什么是微波?微波有什么特点?答:微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段,频率范围从300MHZ 到3000GHZ ,波长从0.1mm 到1m ;微波的特点:似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。
2. 试解释一下长线的物理概念,说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有哪些?一般是采用哪些物理量来描述?答:长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线;以长线为基础的物理现象:传输线的反射和衰落; 主要描述的物理量有:输入阻抗、反射系数、传输系数、和驻波系数。
3. 微波技术、天线与电波传播三者研究的对象分别是什么?它们有何区别和联系?答:微波技术、天线与电磁波传播史无线电技术的一个重要组成部分,它们共同的基础是电磁场理论,但三者研究的对象和目的有所不同。
微波技术主要研究阴道电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输,它希望电磁波按一定要求沿传输系统无辐射地传输;天线是将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波,或将空间的电磁波变成微波设备中的导行波;电波传播研究电波在空间的传播方式和特点。
4. 试解释传输线的工作特性参数(特性阻抗、传播常数、相速和波长)答:传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0,传输常数,相速及波长。
1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值,其表达式为0R jwL Z G jwC+=+它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关;2)传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数,其中,α和β分别称为衰减常数和相移常数,其一般的表达式为()()R jwL G jwC γ=++传输线上电压、电流入射波(或反射波)的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速,即P wv β=;4)传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02rπλβε==。
5. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的,有何特点,并分析三者之间的关系答:输入阻抗:传输线上任一点的阻抗Z in 定义为该点的电压和电流之比,与导波系统的状态特性无关,10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ zββ+=+ 反射系数:传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系数,对于无耗传输线,它的表达式为2(2)10110()||j z j z Z Z z e Z Z βφβ---Γ==Γ+ 驻波比:传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比,也称为驻波系数。
反射系数与输入阻抗的关系:当传输线的特性阻抗一定时,输入阻抗与反射系数一一对应,因此,输入阻抗可通过反射系数的测量来确定;当10Z Z =时,1Γ=0,此时传输线上任一点的反射系数都等于0,称之为负载匹配。
驻波比与反射系数的关系:111||1||ρ+Γ=-Γ,驻波比的取值范围是1ρ≤<∞;当传输线上无反射时,驻波比为1,当传输线全反射时,驻波比趋于无穷大。
显然,驻波比反映了传输线上驻波的程度,即驻波比越大,传输线的驻波就越严重。
6. 简述传输线的行波状态,驻波状态和行驻波状态。
行波状态:行波状态就是无反射的传输状态,此时反射系数T1=0,而负载阻抗等于传输线的特性阻抗,即Z1=Z0;驻波状态:驻波状态就是全反射状态,也即终端反射系数|T1|=1。
|Z1-Z0/Z1+Z0|=|T1|=1行驻波状态:当微波传输线终端接任意复数阻抗负载时,由信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收,另一部分则被反射,因此传输线上既有行波也有纯驻波,构成混合波状态,故称之为行驻波状态。
7. 分析无耗传输线呈纯驻波状态时终端可接那几种负载,各自对应的电压波腹点分布答:终端负载为短路、开路或纯阻抗三种情况之一。
(1)终端负载短路时,z=(2n+1)λ/4(n=0,1,2,…)处为电压波腹点。
(2)终端负载开路时,z=n λ/2(n=0,1,2,…)处为电压波腹点。
(3)终端负载为纯电感jX L 时,)2,1,0)((arctan 24120⋯=-+=n Z X n z L πλλ处为波腹点;终端负载为纯电容-jX C 时,)2,1,0)((arccot 220⋯=-=n Z X n z C πλλ处为波腹点。
8. 阻抗匹配的意义,阻抗匹配有哪三者类型,并说明这三种匹配如何实现? 答:阻抗匹配的意义:对一个由信号源‘传输线和负载构成的系统,希望信号源在输出最大功率时,负载全部吸收,以实现高效稳定的传输,阻抗匹配有三种类型,分别是:负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。
负载阻抗匹配:负载阻抗等于传输线的特性阻抗称之为负载阻抗匹配。
此时,传输线上只有从信号源到负载方向传输的入射波,而无从负载向信号源方向的反射波。
源阻抗匹配:电源内阻等于传输线的特性阻抗称之为源阻抗匹配。
源阻抗匹配常用的方法是在信号源之后加一个去耦衰减器或隔离器。
共轭阻抗匹配:对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗等于电源内阻的共轭值时,称之为共轭阻抗匹配。
9. 负载获得最大输出功率时,负载与源阻抗间关系:*g in Z Z = 。
10. 史密斯圆图是求解均匀传输线有关 阻抗匹配 和 功率匹配 问题的一类曲线坐标图,图上有两组坐标线,即归一化阻抗或导纳的 实部和虚部 的等值线簇与 反射系数 的 幅和模角 等值线簇,所有这些等值线都是圆或圆弧,故也称阻抗圆图或导纳圆图。
导纳圆图可以通过对 阻抗圆图 旋转180°得到。
阻抗圆图的上半部分呈 感 性,下半部分呈 容 性。
Smith 圆图与实轴左边的交点为 短路 点,与横轴右边的交点为 开路 点。
Smith 圆图实轴上的点代表 纯电阻 点,左半轴上的点为电压波 节 点,右半轴上的点为电压波 腹 点。
在传输线上负载向电源方向移动时,对应在圆图上应 顺时针 旋转,反之在传输线上电源向负载方向移动时,对应在圆图上应 逆时针 旋转。
11. T EM 、TE 和TM 波是如何定义的?什么是波导的截止性?分别说明矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线的主模是什么?答:1)TE 波,TM 波,TEM 波是属于电磁波的三种模式。
TE 波指电矢量与传播方向垂直,或者说传播方向上没有电矢量。
TM 波是指磁矢量与传播方向垂直。
TEM 波指电矢量于磁矢量都与传播方向垂直;2)Kc 是与波导横截面尺寸、形状及传输模式有关的一个参量,当相移常数β=0时,意味导波系统不再传播,亦称为截止, 此时Kc =K, 故将Kc 称为截止波数3)矩形波导,主模TE 10模;圆波导,主模TE 11模;同轴线,主模TEM 模;带状线,主模TEM 模;微带线主模:准TEM 模。
12. 简述矩形波导传输特性的主要参数定义:相移常数,截至波长,截至波数,波导波长,相速度,TE 波和TM 波的波阻抗1) 相移常数和截止波数:相移常数β和截止波数c k的关系是β=2) 相速p v :电磁波的等相位面移动速度称为相速,即p v ωβ== 3) 波导波长g λ:导行波的波长称为波导波长,它与波数的关系式为2g πλβ==4) 波阻抗:某个波形的横向电场和横向磁场之比,即t tE Z H = 13. 导波系统中工作波长与波导波长的区别。
答:导行波的波长称为波导波长,用λg 表示,它与波数的关系式为22/1122k k k c g -==πβπλ其中,2π/k为工作波长。
14.为什么空心的金属波导内不能传播TEM波?空心金属波导内不能存在TEM波。
这是因为:如果内部存在TEM波,则要求磁场完全在波导的横截面内,而且是闭合曲线。
有麦克斯韦第一方程可知,闭合曲线上磁场的积分等于与曲线相交链的电流。
由于空心金属波导中不存在轴向即传播方向的传导电流,故必要求有传播方向的位移电流,由唯一电流的定义式可知,要求一定有电场存在,显然这个结论与TEM 波的定义相矛盾,所以,规则金属内不能传输TEM波。
15.圆波导中的主模为 TE11模,轴对称模为 TM01模,低损耗模为 TE01模。
16.说明圆波导中TE01模为什么具有低损耗特性。
答:TE01模磁场只有径向和轴向分量,故波导管壁电流无纵向分量,只有周向电流。
因此当传输功率一定时,随着频率升高,管壁的热损耗将单调下降,故其损耗相对其它模式来说是低的,故可将工作在TE01模的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高Q值的谐振腔。
17.什么叫模式简并现象?矩形波的和圆波导的模式简并有何异同?答:波导中的电磁波是各种TMmn模和TEmn模的各种线性组合,m为x方向变化的半周期数,n是y方向变化的半周期数;如过当两个模式TMmn 和TEmn 的截止波长相等时,也就说明这两种模式在矩形波导里出现的可能性相同,这种现象就叫做简并。
18.圆波导中波型指数m和n的意义是什么?圆波导中单模传输的条件是什么?答:m表示场沿圆周分布的整波数,n表示场沿半径分布的最大值个数。
圆波导中单模传输的条件:19.波导激励的方法有:电激励,磁激励,电流激励。
20.微波集成传输线的特点及分类。
答:特点:①体积小、重量轻、性能优越、一致性好、成本低;②具有平面结构,通过调整单一平面尺寸来控制其传输特性。
分类:①准TEM波传输线,主要包括微带传输线和共面波导等;②非TEM波传输线,主要包括槽线、鳍线等;③开放式介质波导传输线,主要包括介质波导、镜像波导点;④半开放式介质波导,主要包括H形波导、G形波导等。
21.带状线传输主模TEM模时,必须抑制高次模 TE模和 TM模;微带线的高次模有波导模式和表面波模式。
22.微带线的特性阻抗随着w/h的增大而减小。
相同尺寸的条件下,εr越大,特性阻抗越小。
23.微波网络基础中,如何将波导管等效成平行传输线的?答:为定义任意传输系统某一参考面上的电压和电流,作以下规定:①电压U(z)和电流I(z)分别与Et和Ht成正比;②电压U(z)和电流I(z)共轭乘积的实部应等于平均传输功率;③电压和电流之比应等于对应的等效特性阻抗值。
对任一导波系统,不管其横截面形状如何,也不管传输哪种波形,其横向电磁场总可以表示为: )(),(),,()(),(),,(z I y x h z y x H z U y x z y x k k t k k t ∑∑== 式中,),(),(y x h y x e k k 、是二维实函数,代表了横向场的模式横向分布函数;)()(z I z U k k 、是一维标量函数,它们反映了横向电磁场各模式沿传播方向的变化规律。
24. 列出微波等效电路网络常用有5 种等效电路的矩阵表示,并说明矩阵中的参数是如何测量得到的。