电磁场与电磁波答案

第七章传导电磁波1.求出内外导体直径分别为0.25厘米和0.75厘米的空气同轴线的特征阻抗；聚四氟乙烯()填充在该同轴线的内导体和外导体之间，以找到其在300兆赫的特征阻抗和波长。解决方案：空气同轴线的特性阻抗聚四氟乙烯同轴线：2.设计均匀传输线时，使用聚乙烯( r=2.25)作为电介质，忽略损耗。(1)对于300双线传输线，如果导体半径为0.6毫米，线间距应该是多少？对于75的同轴线，如果内导体的半径为0.6毫米，外导体的内径应该是多少？解决方法：对于双线传输线，如果D是导体的半径，D是线间距，那么(2)同轴线，如果A是内导体的半径，B是外导体的内径，则3.将无损线路的特性阻抗设置为，负载阻抗设置为，并尝试找出：终端反射系数与负载输入阻抗的驻波比。解决方案：4.特性阻抗为50、长度为2m的无损线路以200兆赫的频率工作，终端阻抗为。计算其输入阻抗。解决方案：输入阻抗：5.在具有特性阻抗的无损双导体上，负载处测得的最小电压驻波点为8V，距离负载处测得的最大电压驻波点为10V。尝试找出负载阻抗和负载吸收的功率。解决方案：输入阻抗和传输线任意点的反射系数之间的关系是在电压最小的点，将其代入上述公式，得到从驻波比表达式因此问题中给出的条件是可用的。然后6.长度为3/4、特性阻抗为600的双导体端接负载阻抗为300。其输入端电压为600伏。试画出沿线电压、电流和阻抗的幅值分布图，找出最大值和最小值。解决方案：将=0设置为负载侧。振幅随d的变化如图7-6所示。图7-67.无损双导体的特征阻抗为500，端接未知负载。当负载端短路时，在线测量短路参考点位置。当负载端短路时，VSWR测量值为2.4，最小电压驻波点位于电源端0.208处。尝试找到未知的负载阻抗。解决方案：由于连接时间，是等效负载点，因此。8.无损线路的特征阻抗为：第一个电流驻波的最大点距离负载15厘米，VSWR为5，工作波长为80厘米。计算负载阻抗。解决方案：9.在图7-9中找出每条线路的输入阻抗、反射系数模数和线路B的电压驻波比。图7-9(a)。(b)，(c)，或者因此，描述匹配，(d)。10.考虑一条无损线路：(1)当负载阻抗要最小化线路上的驻波比时，线路的特征阻抗是什么？(2)计算最小驻波比和相应的电压反射系数；(3)确定最接近负载的电压最小点的位置。解决方案：1 .如果驻波比S小，则需要小的反射系数及其极值。请点菜也就是说，因此.代入反射系数公式，得到最小驻波比是(3)终端反射系数当时，电压最小，也就是第一个电压波节点(取)11、传输线特性阻抗、终端负载阻抗没有损失，查找：(1)传输线的反射系数；(2)输电线上电压和电流的表达式；(3)从负载的第一电压节点到电压波腹的距离之和。解决方案：终端反射系数所以反射系数是这里是终端入射波的电压。端子电压和端子电流。(3)电压节点出现到位，即第一个节点因此.电压波腹出现在，即第一波腹因此.12.已知特性阻抗为300的无损传输线上的驻波比等于2.0，最接近负载的电压最小值点来自终端。尝试找到：(1)负载端的电压反射系数；(2)未知负载阻抗。解决方案：1第一电压最小点位置那电线的长度是14.在圆图：上完成以下基本练习(1)按要求称为；(2)开路支路要求，并且要求；(3)短路支路，称为，用于；如果是一个开放的分支，询问；(4)知、问；(5)称为1.5、和。6已知，用于。解决方法：导纳是阻抗的倒数，所以归一化导纳是可以看出，和与之间的关系与和之间的关系相同，因此，如果复平面上的阻抗圆以单位圆的中心为轴旋转，就可以得到导纳圆。或者将阻抗圆上的阻抗点沿等圆旋转，得到相应的导纳点；导纳点也可以是阻抗点相对于圆形图形原点的对称点。由此可见，阻抗圆可作为导纳圆，即等阻圆可视为等电导圆，等电抗圆可视为等电纳圆，所有标度值均可视为导纳。(1)归一化负载阻抗在圆图上找到相应的点A；以o为中心，OA为半径，等反射系数的圆从a点到b点(对应的导纳点)沿等反射系数的圆顺时针旋转，信号源读取的电刻度值为0.20，如图7-14 (1)所示。图7-14 (1)图7-14 (2)(2)此时，用阻抗图作为导纳图，找出等圆与等电导圆的交点C，读取信号源的电刻度值为0.313。(3)标准用阻抗图作为导纳图，找出导纳图上的A点和B点，信号源的电刻度值分别为0和0.344，如图7-14 (2)所示。问题7-14 (3)问题7-14 (4)(3)用阻抗图作为导纳图。(1)找到导纳圆上的短路点A，并找到信号源的电刻度值为0.25。将点A沿单位圆(即等反射系数圆)向信号源方向旋转0.11，至点B，电刻度值为0.36()，并找到它。(2)在导纳圆图上找出开路点AA，并找出对信号源的电刻度值为0，从点AA沿单元向信号源方向旋转0.11至电刻度值为0.11的点BB，并找出。如图7-14 (3)所示。(4) (1)在圆图上找出相应的点A，信号源的电刻度值为0.113；如图7-14 (4)所示。(2)以o为中心，OA为半径，为等反射系数圆，等反射系数圆在b点与圆的左实轴相交，对信号源的电标值为0.5，右实轴在c点相交，对信号源的电标值为0.25；(3)沿反射系数相等的圆，沿信号源方向(顺时针方向)从点A旋转到点B，旋转距离为；沿反射系数相等的圆，以信号源方向(顺时针方向)从点A旋转到点C，旋转距离为；(5)读取点C的阻抗值作为驻波系数；点B处的阻抗值为行波系数。 在圆图上找到对应的点B:波谷点的阻抗为，位于左实轴上的点A，方向负荷对应的(逆时针方向)电刻度值为0；如图6-14 (5)所示。(2)以o为中心，OA为半径，为反射系数相等的圆；(3)沿反射系数相等的圆从a点到b点逆时针旋转0.082，电标值为0.082，b点为负载点，顺时针电标值为0.416，然后图6-14 (5)图6-14 (6)(4)从点b到点BB(负载导纳点，阻抗图作为导纳图)，沿反射系数相等的圆旋转180度。如果找到了，那么；沿反射系数相等的圆从点B顺时针旋转0.35至点C，顺时针电刻度值为0.266(0.350.416-0.5)，点C为输入点。如果找到了，那么；从点C到点CC(输入导纳点)，以相等的反射系数沿圆周旋转180度。如果找到了。（沿圆周将点B顺时针旋转0.32 (1.82=3 * 0.50.32)，反射系数与点C相等，顺时针电刻度值为0.0328(0.320.218=0.538=0.50.0328)。点C是输入点。如果找到了。15.1的负载阻抗连接到具有长度和特性阻抗的无损传输线。用史密斯圆图找出：(1)驻波率；(2)负载时的反射系数；(3)输入阻抗；(4)输入导纳；5线路上最小电压点的位置。解决方案：1在圆形图上找到相应的点A(顺时针电刻度值为0.048)；以o为中心，OA为半径为等反射系数圆，沿等反射系数圆在正实轴上从a点到b点顺时针旋转，读取驻波比图7-15。如图7-15所示。与正实轴的夹角为反射系数的相角，因此负载处的反射系数为(3)从点A沿反射系数相等的圆顺时针旋转(即朝向信号源方向)，并在点C处与圆相交(电刻度值为0.149)，因此输入阻抗为(4)延伸，对称点，在此读取，输入导纳为(5)根据传输线上复合波的电压方程，知道时间线上的最小电压点，并得到它因此，长度线上没有最小电压点。16.什么是导波？它的类型和特点是什么？解决方案：导波是指所有或大部分能量受导向系统的导体或介质边界约束，并在有限截面内沿某一方向(通常为轴线)传播的电磁波，即沿导向系统定向传播的电磁波。其类型可分为：(1)横向磁波(TM)或电波(E)，其磁场在传播方向上没有分量，即。其特征在于：(1)磁场完全分布在垂直于波导传播方向的截面上，电场具有传播方向分量(2)相速度是快波(3)有色散现象，且必须满足传输(2)横向电波(TE)或磁波(H)的电场在传播方向上没有分量，即，其特征在于：(1)电场完全分布在垂直于导波传播方向的截面上，而磁场具有传播方向成分(2)相速度是快波(3)有色散现象，且必须满足传输(3)横向电磁波或准横向电磁波、电场和磁场没有传播方向分量，即，和。其特征在于：(1)电场和磁场都分布在垂直于导波传播方向的截面上(2)相速度等于群速度和平面波在无损介质中的速度，与频率无关(3)无分散现象(4)混合波，即，和它的特点是：场局限于导向系统的表面(表面波)(2)相速度为慢波(3)满足传输17、什么是工作波长、截止波长和波导波长？他们的区别和联系是什么？解决方法：工作波长为透射电子显微镜波的相位波长。它由光的频率和速度决定，即在公式中，它被称为自由空间的工作波长。截止波长是由截止频率确定的波长，波导中只能传输波。波导波长是理想导波系统中的相位波长，即导波系统中电磁波的相位变化所经过的距离。波导波长和之间的关系是18.矩形波导充满空气，其横截面尺寸为：当工作波长不同时，波导中可以传输什么模式？解决方案：顺便说一下，根据波导的传输条件，此时没有模式可以在波导中传输。此时，可以传输TE10模式。此时，可以传输TE10、TE20和TE01模式。19、用BJ-100()矩形波导以主模传输微波信号，试着找到：(1)波导截止波长、波导波长、相移常数和波阻抗。(2)如果宽边尺寸加倍，ho(4)当f=15ghz时，因此，可以传输的波类型是，对于波浪：对于波浪：对于波浪：20.假设矩形波导的横截面尺寸填充有电介质，波导只能通过波形的频率是多少，其他波形不能？解决方案：矩形波导的截止频率为只能通过用波形条件(或)替换问题和公式(1)中给出的条件来获得波导：那么，波导的单模工作频率范围是：(或)，即：21.具有已知横截面的矩形波导中的纵向场分量是其中，是常数，(1)尝试寻找波导内部场的其他分量和传输模式。(2)尝试解释为什么透射电子显微镜波不能存在于波导内部。解：(1)由横向场分量的表达式获得它的传输方式是波。透射电镜波不能存在于空心波导中。这是因为如果瞬变电磁波存在于内部，要求磁场完全在波导的横截面内，并且是一个闭环。根据麦克斯韦方程，线圈上磁场的线圈积分应该等于穿过线圈的轴向电流。这是一个空心波导，没有轴向传导电