微波技术基础第三章课后答案---杨雪霞.doc

3-1 一根以聚四氟乙烯为填充介质的带状线，已知其厚度b=5mm，金属导带厚度和宽度分别为、W=2mm，求此带状线的特性阻抗及其不出现高次模式的最高频率。解: 由于，由公式 得中心导带的有效宽度为：，带状线的主模为TEM模，但若尺寸不对也会引起高次模，为抑止高次模，带状线的最短工作波长应满足：所以它的工作最高频率3-2 对于特性阻抗为的铜导体带状线，介质厚度b=0.32cm，有效相对介电常数，求线的宽度W。若介质的损耗角正切为0.001，工作频率为10GHz，计算单位为的衰减，假定导体的厚度为t=0.01mm。解: 因为和，所以由公式 其中，计算宽度为。 在10GHz，波数为由公式介电衰减为在10GHz下铜的表面电阻为。于是，根据公式其中得出的导体的衰减为因为。总的衰减常数为以dB为单位，为在10GHz，在带状线上的波长为所以，用波长来表示的衰减为3-3 已知带状线两接地板间距b=6cm，中心导带宽度W=2cm，厚度t=0.55cm，试求填充和时的特性阻抗。解：由于，故属于宽导带情况，其特性阻抗由下式求出： 其中，对于，3-4 已知带状线介质厚度b=2mm，金属导带厚度t=0.1mm，宽度W=1.7mm，计算聚四氟乙烯敷铜带状线的特性阻抗。解:由，查曲线图(带状线的特性阻抗曲线)可得故 3-5 求特性阻抗为的陶瓷基片的带状线的宽高比。解: 由，查图(带状线的特性阻抗曲线)可得3-6 已知带状线两导体平板之间的距离为b=1mm，中心导体带的宽带为W=2mm，厚度为t=0.5mm，填充的介质的相对介电常数为，求该带线主模的相速度和带线的特性阻抗。解：带状线的主模为TEM模，所以相速度为又因为，所以，其中所以，得3-7 有两个带状线，一个填充介质的相对介电常数为，各个尺寸为b1、t1、W1；另一个填充介质的相对介电常数为，尺寸b2、t2、W2；为试问：（1）当，时，哪一个带状线的特性阻抗大，为什么？（2）当，时，哪一个带状线的特性阻抗大，为什么？解：带状线的特性阻抗，可由下式表示式中，为单位长度的分布电容，且其中，为平板电容；为边缘电容。与，成正比，即而与成正比，所以（1）当，时，故（2）当，时，故3-8 已知带状线厚度b=3.16mm，相对介电常数，计算特性阻抗为100带状线的导体带宽度，并求4.0 GHz时此线的波导波长。解：因为，所以其中， 所以 3-9 带状线的相速与电磁波在自由空间的相速是什么关系？波长之间又是什么关系？对于微带线（准TEM波），上述各量间又是什么关系？解：带状线中相速与电磁波在自由空间的速度之间的关系是 波长之间关系是 式中，为介质的介电常数；f为工作频率。微带线中相速与电磁波在自由空间的速度之间的关系是波长之间的关系是式中，为等效介电常数，f为工作频率。3-10 计算微带线的宽度和长度，要求在2.5GHz有特性阻抗和相移。基片厚度为h=1.27mm，有效相对介电常数。解:首先，我们对于求,初始猜测。由公式其中，得所以；否则我们将用的表达式。然后得。由公式得有效介电常数为对于相移，线长度求得为3-11 已知某微带线的导体宽带为W=2mm，厚度，介质基片厚度h=1mm，相对介电常数，求此微带线的有效填充因子q、和有效介电常数，以及特性阻抗 (设空气微带特性阻抗 )。解: 3-12 已知某耦合微带线，介质为空气时，奇偶特性阻抗分别为，实际介质时，奇偶模填充因子为，工作频率。试求介质填充耦合微带线的奇偶模特性阻抗、相速和波导波长各为多少？解: 耦合微带线的奇偶模有效介电常数分别为 ， 此时，奇，偶模的相速、特性阻抗及波导波长分别为3-13 一微带线特性阻抗，基板介电常数，厚度为h=0.8mm，并且中心频率。试求微带线的有效介电常数，传播波长，以及相位速度。解: 假设 3-14 已知某微带线的导带宽度、厚度，介质基片厚度，相对介电常数，求：此微带的有效介电常数和特性阻抗；若微带中传输信号的频率为6GHz，求相速和波导长度。解：(1)将相对介电常数和基片厚度及导带宽度带入下式即可求得微带的有效介电常数由于导带厚度不等于零，导带宽度需要修正，即：空气微带的特性阻抗为所以介质微带线的特性阻抗为(2)介质微带的相速为频率为6GHz的信号的波长为所以波导波长为3-15 已知微带线的特性阻抗为，介质是相对介电常数为的氧化铝陶瓷。设损耗角正切，工作频率，求介质衰减常数。解： 由公式可得3-16 设基片的厚度h为1.58mm，介质相对介电常数。设计特性阻抗为100的微带线，并计算此线在4.0GHz工作频率时的波导波长。解：由题可知则得到宽度如下:此解不符合要求所以又因为 所以 3-17 什么是介质波导？按其结构形式分为哪几类？答：介质波导是由介质做成的没有封闭金属屏蔽的一种波导结构。由于它传输的是表面波形，故又称为表面波导。按其结构形似的不同，分为：（1）金属覆盖介质线（2）介质管波导（3）介质棒波导（4）介质镜像线（5）H形介质波导3-20共面波导与槽线中所传输的模式是什么？针对二者应用举例说明。答：共面波导中传输的是准TEM模，槽线中传输的不是TEM模，也不是准TEM模，而是一种波导模。在介质一面作出槽线，另一面作出微带传输线，利用他们之间的耦合即可构成滤波器和定向耦合器等元件。在共面波导中安置铁氧体材料中，就可以构成谐振式隔离器或差分式移相器。3-18 在H形介质波导中研究纵电磁波有何意义？答：纵电磁波不仅具有衰减易随频率升高而下降的显著特性；同时所确定的波导最大横向尺寸决定了