微波技术与天线答案-殷际杰

1、2.1题无损耗线m/s2.2解50Hz时：S100MHz时：S2.3 解：1.在空气里时由于所以2.在高分妇材料介质中由于所以2.4 形式上，低频或直流电功率传输线横截面为多连通区域，传送信号的有单连通与多连通。在内容上，电力传输注重功率容量及传输损耗，信号线要求适应很高的频率，且有频带宽度要求，注重信息速率。2.5 （1）（2）2.6 频率为100MHz时频率为200MHz时2.7 解：2.8 解：无损耗传输线（1）时（2）时2.10 解：由得到在无损耗时，为纯阻终端最近的电压波腹点处2.11 解：由题意得当时，得波节点相差50mm时由上式可知且将波长和代入后得到由于2.12 解：令求其实部

2、串入阻抗短路线并入导纳并入导纳-0.03j欧化为阻抗100/3j，d=0.0094m2.13 AB 段阻抗匹配3.3 答：微带线导行电磁波的模式：准TEM模（或者EH模）、TE模式、TM模式 TE类表面模式；同轴线导行TEM模、TE模、TM模对于微带线准TEM模式：对于同轴线TEM模来说：3.4 金属波导管的特点：有效防止辐射损耗；解决导体损耗增加的问题。矩形截面波导和圆截面波导的主模分别是TE10模和TE11模。3.5矩形界面波导的截止波长，可见矩形截面波导的截止波长决定于波导的口径尺寸a和b以及模式标数m，n。其中表数m表示长边的半波长数，表数n表示短边的半波长数。TMmnTEmn其中表数

3、m和n决定场量幅值x和y方向分布的半驻波数（从波节到波节或从波腹到波腹），每一阻mn的取值就确定了一个独立的模式，但要注意这些模式是同一频率的电磁波的不同存在形态，他们之间不是基波与谐波的关系。圆截面波导：TMmn模截止波长，TEmn模截止波长，可见圆形截面波导的截止波长决定于波导的口径尺寸R以及模式标数m，n。其中表数m表示贝塞尔函数的阶数，同时又表示在横面上圆周方向上场量幅值分布的半驻波数。n表示根序数，同时表示半径方向上场量值分布的过零次数。波导管导行电磁波的模式的截止波长决定于波导管尺寸，3.6 矩形截面波导不做成正方形截面可以减小模式简并，所谓简并，是指标数相同的TE和TM模截止波长

4、相同，如TE11模和TM11模存在条件相同。圆形截面波导中除了模式简并以外还有极化简并，而矩形波导中只有模式简并。3.7解：欲传送的信号由频率换算成波长得根据传输条件，与计算得出的波长相比，信号处于截止区，不能传输。信号以TE10模单模传输；信号以TE10，TE20、TE01三种模式传输。3.8 此答案仅供参考答：TE11截止波长最长，容易实现单模传输，与TE10矩形波导中的模式相似。而TM10模的场结构为旋转对称，并且电流为纵向流动。TE01模式场结构同样为旋转对称，磁力线纵向闭合，电场线圆周方向闭合。3.9 这就是所要求的最高工作频率3.10 解：因为则若单模传输则即同理即得所求圆波导半径

5、的取值范围3.11 在图中缝隙1、3、5、6对传输模式产生影响。第四章4.1微波元件可以控制导行电磁波的模式、极化方向、幅值、相位及频率。微波元件可以通过改变微波传输线的形状、尺寸或填充媒质的变化来构成由于在高频率的时候，集总参数元件的值和传输线分布参量的值相当，所以已经不能用集总参数元件去描述微波元件。4.2 本答案仅供参考解：对于TE11模来说4.3解：4.4将吸收材料填充于内外导体之间并做成锥形结构而实现渐变过渡，终端短路以防止信号功率泄漏。4.5 要转换或者说要建立起所要求的传输模或者谐振模，必须激励出与该模式相似的场结构，同时要注意不同种类传输线连接时要采用横截面渐变过渡的结构来减小

6、因连接而造成的对波能量的反射。4.6 还要考虑到它们的接入而引起的反射的大小，它们可以正常工作的频带宽度，以及对于其它元件的干扰作用。4.7 耦合器是一种波长相关的元件，在不完全匹配的时候，做成四端口元件可以考虑到现实中的反射，考虑到对于其他端口信号功率分配的影响，也考虑到三端口元件有可能破坏定向耦合器的工作性能。定向耦合器一般是通过小孔绕射理论去实现的，为了吸收完全防止隔离端的反射影响，总要在隔离端口接上匹配负载。4.8对单阶梯阻抗变换器实现匹配做出物理解释。利用补偿原理说明多阶梯阻抗变换器（相应的多孔或多分支定向耦合器）拓宽工作频带的道理。答：利用单阶梯阻抗变换器实现传输线匹配可以应用补偿

7、原理来解释，就是用匹配装置引起的反射波来抵消原来因传输线与其负载不匹配而出现的反射波。一节四分之一波长阻抗变换器的补偿过程通过图来说明。令主传输线的波阻抗为Z01，四分之一波长阻抗变换段传输线波阻抗为Z02，负载ZL为纯阻，且令Z01>Z02>ZL。那么参考面T2及T1 上的局部电压反射系数分别为 ，假设局部电压反射系数，得模值都很小，我们可以近似认为两个参考面上入射波电压幅值相同，T1参考面上的总电压反射波只计两参考面上一次电压反射系数之和，即因为这样，T1参考面上的总电压反射波从而实现了主传输线与其负载的匹配。多节阻抗变换器可以在需要匹配的主传输线与其负载间设置多个反射面，这些

8、参考面上的反射波经过不同波程引入相位滞后，这些局部反射波合成时有可能在多个频率上抵消，从而使主传输线与阻抗变换器接口参考面上的总电压反射系数为零，实现宽带匹配。对于TE101模式来说4.12因为谐振腔是封闭结构，最基本和常用的激励机构（或称耦合机构）就是腔壁上槽和孔，通过槽或孔及进入腔内的耦合针、耦合环，来实现腔与外电路的耦合。对于腔激励的基本考虑是，激励耦合装置必须能够在腔内产生与所选定的谐振模式相近似的场结构，这一点与波导的激励是相同的。同时还要考虑有利于抑制干扰模的出现。腔与外电路连接后相当于谐振强带了负载而使损耗增加，因此谐振强的品质因数Q要下降。4.13 在恒定磁场与微波电磁场的作用

9、下，铁氧体中电子不仅作自旋运动和轨道运动，还将环绕恒定磁场作旋转运动，从而对左旋极化和右旋极化磁场的微波有排斥或吸引的相互作用。原理简述：在铁氧体表面贴上电阻片，并且加上某个恒定的磁场大小，使传输过程中被吸引的微波的电场被电阻片吸收而衰减，被排斥的微波的电场能量未被吸收而衰减很小。利用这种非互易性场移效应，可以实现正向传输波顺利过而反向传输波被吸收的隔离作用。4.14 微波网络理论基于低频网络理论，有三个发展其一由于微波段的位置效应，必须对微波元件的竺效网络规定端口界面即参考面。不参再把端口引线视为连接线。其二，微波网络端口外传输线的波阻抗直接影响网络的工作特性，为了使网络理论具有普遍性，把网络端口参考面上的模式电压和模式电流对参考面外接传输线的波阻抗归一化。其三，针对微波网络端口参考面的入射波与反射波问题，在微波网络理论中定义了散射 参