哈工大微波技术1-2章答案

题 解第 一 章1-1 微波是频率很高，波长很短的一种无线电波。微波波段的频率范围为HzHz，对应的波长范围为1m0.1mm。关于波段的划分可分为粗分和细分两种。粗分为米波波段、分米波波段、厘米波波段、毫米波波段、亚毫米波段等。细分为等波段，详见表1-1-2。1-2 简单地说，微波具有下列特点。（1） 频率极高，振荡周期极短，必须考虑系统中的电子惯性、高频趋肤效应、辐射效应及延时效应；（2） 波长极短，“反射”是微波领域中最重要的物理现象之一，因此，匹配问题是微波系统中的一个突出问题。同时，微波波长与实验设备的尺寸可以比拟，因而必须考虑传输系统的分布参数效应；（3） 微波可穿透电离层，成为“宇宙窗口”；（4） 量子特性显现出来，可用来研究物质的精细结构。1-3 在国防工业方面：雷达、电子对抗、导航、通信、导弹控制、热核反应控制等都直接需要应用微波技术。在工农业方面，广泛应用微波技术进行加热和测量。在科学研究方面，微波技术的应用也很广泛。例如，利用微波直线加速器对原子结构的研究，利用微波质谱仪对分子精细结构进行研究，机载微波折射仪和微波辐射计对大气参数进行测量等等。第 二 章2-1 解 2-2 解图（a）的输入阻抗；图（b）的输入阻抗；图（c）的输入阻抗；图（d）的输入阻抗；其等效电路自绘。2-3 解 2-4 解（1） （2） 2-5 解 2-6 证明 而故2-7 证明而 ，对应线长为故 整理得 2-8 解 而给定的是感性复阻抗，故第一个出现的是电压腹点，即线应接在此处。若在电压波节处接线则2-9 解图（a）；。图（b）；。图（c）；。图（d）；。2-10 解 因为所以处是电压波腹点，电流波节点。 又因为，所以处是电压波节点，电流波腹点。 由于的分流作用，故。因为，所以段载行波 题解2-10图2-11 解 设负载端的反射系数为 ，传输线上的驻波比为，输入阻抗为则 2-12 解 段呈行驻波状态 段呈行驻波状态 段呈行波状态 段呈行驻波状态因为所以点为电压腹点、电流节点。根据输入端等效电路可求得：由于段为行波，所以2-13 解（1）分析工作状态段 终端开路，和为电压腹点、电流节点，距点处为电压节点、电流腹点，线上载驻波。段 设段的输入阻抗为，则段的等效负载，故线上载行驻波，且点为电压腹点、电流节点，点为电压节点、电流腹点。，。段 ，故线上载行波。，。段 ，线上载行波，。段 端短路，线上载驻波，。点为电压节点、电流腹点，点为点压腹点，电流节点。段 处总阻抗为三个阻抗的并联：，故，线上载行驻波，处为电压节点、电流腹点，处为电压腹点、电流节点。，。（2） 求、沿线分布 将上述各值标绘出来，如图所示题解2-13图 沿线、分布（3） 负载吸收功率 2-14 解（1）为使段处于行波状态，需使处的等效阻抗，因为处可视为短路，故 再经折合到处的阻抗，为又经折合到处的阻抗，为（2） 分析工作状态。求段呈行波状态，段呈驻波状态，端为电压节点，电流腹点，端为电压腹点，电流节点，段为行驻波，端为电压节点，电流腹点，端为电压腹点，电流节点，段为行驻波，端为电压节点，电流腹点，端为电压腹点，电流节点。（3） 求、 输入端等效阻抗为， 因为点的两段分支完全相同故有 按上述所求各值绘出沿线、分布曲线如图所示。题解2-14图 沿线、分布（4）检测电流 2-15 解（1）求驻波系数，。等效到点的阻抗为，则点的等效阻抗为，于是，点的等效阻抗为故点的反射系数模为（2） 计算送至负载上的功率 输入端的阻抗为 因传输系统无耗且和不消耗能量，故传送到负载上的功率为 2-16 解 若处无反射则必须处的输入阻抗等于特性阻抗，即得由等式两端实部相等，得将代入上式，有2-17 解 ，参阅习题2-7求证公式有2-18 解 ，又 2-19 解2-20 解 ；，将它们各自代入下列二式中： 即可绘出各自的工作状态如图所示。题解2-20图 工作状态分布图2-21 解 ，由解得等效到点为等效到电源端的阻抗，为由输入端等效电路可得经分流后送到段的输入电流及终端电流分别为2-22 解 当时 （）2-23 解 解得 2-24 证明 整理得将已知数值代入上式，得整理得2-25 解（1）；在阻抗圆图上找到点，其对应电刻度为0.15，以为半径顺时针旋到电刻度为的点，得，；（2） 在圆图上找到点，其电刻度为。由沿等圆逆转至点反转至点读得，；（3）在圆图上找到所对应的点，其电长度为，以为半径顺时针旋至点，读得，（4） 在圆图上找到所对应点，其电长度为，再以为半径逆转到点再反转，读得，；（5） 在圆图上找到，的点以为半径旋至正实轴得 （6）在圆图上找到点，其电刻度为，以为半径旋至正实轴得到， 以为半径旋至的点，即为题解2-25图2-26 解（1）；（2）（3） 在圆图上找到，的交点，电刻度为，以为半径顺时针旋转与单位圆相交于点，读得电刻度为，故，见图。（4）题解2-26图2-27 解（1）在圆图上找到点以为半径做圆交至实轴得点、并读得，所以电压腹点和节点至负载的距离分别为，（2）在圆图上找到(和两圆之交点)，反转即为，其电刻度为。故 ，（3）圆图上即为电压节点，由沿等圆逆转所得到的点即为，读得，由沿等圆顺转（实转半周即可）即得，故（4）在圆图上以做圆。由点逆转即可找到，由顺转得到 故（5）因，在圆图上找到对应点并做圆。由起逆转，得到，故再由顺转，得到，故题解2-27图2-28 解 在圆图上找到所对应的点，其电刻度为，再以为半径旋至 点，读得题解2-28图2-29 解（1），在圆图上找到；（2）查得。2-30 解 ，。由圆图实轴上找到的点，由此沿等圆逆转得到，故2-31 解（1）因终端接的是感性复阻抗，欲匹配，应利用并联短路支节提供一容性电抗。这样即可使处的等效阻抗呈纯阻，即，于是（2）（3）若匹配装置放于处，则，这就要求并联短路支节提供一感性电抗。于是2-32 解（1）求、在圆图上所对应的点，其电刻度为，以为半径做圆交实轴分别为、，读得（2）第一个出现极值的是最大电阻，距负载为（3）沿等圆以为半径旋至点（），读得2-33 解 单螺调配器是以改变螺钉的插入深度和位置达到匹配目的的，其工作原理与单支节匹配器完全一样。2-34 解 （1）在圆图上找到和二圆之交点，电刻度为；（2）在圆图上连接点和（），以此为直径作圆，此即“辅助圆”。（3）由沿等圆顺转至，再由沿过该点的电阻圆旋转交“辅助圆”于、；（4）将“辅助圆”顺时转即到达的单位圆上，和分别落在和上，再由和沿圆旋转至点即得到了匹配。2-35 解 ，在圆图上找到对应点。反转得到，其电刻度为。（1）求、：由沿等圆顺转得到，由沿等电导圆旋转交于辅助圆两点，得，求得，就是说，第一支节的长度将有两组解。在圆图上找到、的对应点，其电刻度分别为、，则（2）求、：由、沿各自的等圆顺时针旋转，交于单位圆（）得到，要求，故，其电刻度为，其电刻度为故得为使结构紧凑，选长度较短的一组解，即2-36 解 若用三支节进行调配，可有下列三种方案。方案一：调节，即使，第三支节不起作用，只调、达到匹配目的，这就是前题的情况。方案二：调节，使第二支节不起作用，相当于用相距的和支节来调配。此时的辅助圆位于左半实轴上。终端导纳归一值的电刻度仍为。由沿等圆顺转得到：。再由沿圆旋转交“辅助圆”于两点，得到，于是求得，在圆图上找到、对应的电刻度分别为、，则再由、沿等圆顺转至的单位圆上，得到，。要求，故，其电刻度为，其电刻度为故得方案三：调节，使第一支节不起作用，只用、两支节来调配。由沿等圆顺转得到，再由沿圆旋转交“辅助圆”于两点，得到，于是求得，其电刻度为，其电刻度为则再由、沿等圆顺转至的单位圆上，得到，。要求，故，其电刻度为，其电刻度为故得