微波试题2

第1页共6页一、填空题（30分，每空2分）1、传输线的工作状态是指沿线电压、电流及阻抗的分布规律。对于均匀无耗传输线，根据终端所接负载阻抗的大小和性质的不同其工作状态分为三种：行波状态、驻波状状态、行驻波状态。2．从传输线方程看，传输线上任一点处的电压和电流都等以该处相应的入射波和反射波的叠加。3、测得一微波传输线的反射系数的模21。则行波系数K31；若特性阻抗750Z，则波节点的输入阻抗波节）(inR25。4、均匀无耗传输线的特性阻抗为0Z，终端负载获得最大功率时，负载阻抗LZ0Z。5、长线和短线的区别在于：前者为分布参数电路，后者为集中参数电路。6、阻抗圆图的正实半轴为电压波腹点或电流波节点的轨迹，负实半轴为电压波节点或电流波腹点的轨迹。7、圆波导传输的主模为TE11模，微带线传输的主模为准TEM模。8、在矩形波导中，当工作波长给定时，若要实现10TE单模传输，则波导尺寸必须满足aa2，b2。（每空一分）二、简答题（20分，每题5分）1.什么是色散波和非色散波？答：有的波型如TE波和TM波，当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波而言，其相速vp和群速vg都随频率而变化的，把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM波的相速v和群速vg与频率无关，把具有这种特性的波型称为非色散波入衰减A、插第2页共6页入相移θ以及输入驻波比ρ。2，何谓波导的简并波，矩形波导和圆波导中的简并有何异同？解：书87页3、电磁波的波型是如何划分的，有哪几种波型。答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型：--------------2分（1）横磁波（TM波），又称电波（E波）:0HZ，0EZ；-----------------1分（2）横电波（TE波），又称磁波（H波）：0EZ，0HZ；----------------1分（3）横电磁波（TEM）：0EZ，0HZ。-----------------------------1分4，二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？解：题为书114页三、计算题1，（10分）一特性阻抗为3000Z的传输线，传送信号至天线，工作频率为MHz300，由于传输线与天线不匹配，测得电压驻波比3，第一个电压波腹点至输入端的距离为md2.01max。试求传输线的输入阻抗inZ及输入导纳inY。（利用阻抗和导纳圆图完成，写清必要步骤）解：mfc1，2.01maxd，在阻抗圆图上找到归一化电阻为3的点A，该点即为电压波腹点，从A点沿等反射系数圆向信源方向旋转2.0波长数至B点，该点为29.036.0~jZin，相对圆心的对称点为35.17.1~jYin，故Ω87108jZin，S0045.00057.0jYin。第3页共6页2，（18分）、当波的工作频率接近矩形波导的截止频率时将出现极大的衰减，故通常取工作频率的下限等于截止频率的1.25倍。设工作频率范围是4.8GHZ～7.2GHZ，需在矩形波导中实现单模传输，试求：1)矩形波导的尺寸；（6分）2)λ=5cm的波在此波导中传输时的相位常数、波导波长λg和相速vp；（6分）3)若f=10GHz，此波导中可能存在的波型。（8分）解：(1)设为fc矩形波导的截止频率，c矩形波导的截止波长根据题意有：9108.425.1fc则有：HfZc91084.3----------------------------------------------1分cmmc8.7078.01084.310398----------------------------------------2分在矩形波导中单模传输即为主模TE10模------------------------------------1分∴m=1；n=0。而)()(222bnamc=2a=7.8cm解的a=3.9cm则有b=cm95.129.3所以矩形波导宽壁为3.9cm窄壁为1.95cm--------------------------------------2分(2)已知cm5根据波导波长p与截止波长c的关系式：第4页共6页g=)(21c解的cmg51.6----------------------------------------------------------2分又据相速vp与截止波长c的关系式：vp=)(21cv解的vp=3.5sm810-----------------------------------------------------2分此时相移常数为：p2=0.954cmrad-----------------------------------------------------2分（3）已知f=10GHZ∴fv=3cm而c（TE10）=7.8cm,c(TE20)=a=3.9cm,c(TE01)=2b=3.9cm,c(TE11)=c(TM11)=3.49cm,c(TE21)=c(TM21)=2.76cm--------------------------3分经计算可知在波导中可能存在的波型为：TE10TE20TE01TE11TM11------------------------------------3分注：在矩形波导中不存在TM00TMn0TMm0TEm0TEn03，（12分）求长度为的均匀传输线段的A和S。第5页共6页解：先确定A矩阵。当端口（2）开路时，2T面为电压波腹点，令mUU2,则cos1mUU，此时端口(1)的输入阻抗为ctgjZZm01。所以，由A矩阵的定义得cos021112IUUA，0021102121sincos2ZjUctgjZUUZUUIAmminI由网络的对称性得cos1122AA再由网络可逆性得sinsin1cos100221221112jZZjAAAA于是，长度为的均匀传输线段的A矩阵为cossinsincos00ZjjZA如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z和02Z,则归一化A~矩阵为cossinsincos~020100201020100102ZZZZZjZZZjZZA下面确定S矩阵。由电路可知，1T和2T面上的归一化反射波电压和归一化入射波电压有如下关系：jrjreUUeUU1i12i1~~~~根据S矩阵的定义，有0~~0~11112iUirUUS，jUireUUSi0~21121~~jUireUUSi0~12212~~，0~~0~22221iUirUUS于是，长度为的均匀传输线段的S矩阵为00jjeeS4（10分）已知二端口网络的散射参量矩阵为第6页共6页jjjjeeeeS98.02.02.098.02323求二端口网络的插入相移，插入衰减）（dBL,电压传输系数T及输入驻波比。解：书115页