3.4.5章解析(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3.4.5,章 习题讲解,3-2,如图所示的两条带状线，其尺寸,b,，,t,均相同，问：,(1),若 时，哪一条带状线特性阻抗大,?,为什么？,(2),若 时，哪一条带状线特性阻抗大,?,为什么？,解：,可见，随带状线尺寸 、以及填充介质的介电常数 的增加而降低。所以,由长线理论可知，,TEM,模传输线特性阻抗的计算公式为：,3,4,设计一个 微带阻抗变换器，使 的微带线和,的负载电阻匹配。设工作频率,解：,由题意，微带阻抗变换器特性阻抗为,表,3-3-1,微带线特性阻抗和 与尺寸的关系,查表,3-3-1,，插值可得,确定等效介电常数 、导带宽度 和微带线长度 。,图,333,(2),查得,(1),设 ，则,(3),(4),(5),重复,(2)(3)(4),，可得：,相对等效介电常数 也可应用逼近法查图,3-3-3,得到。,取,查得 算得,3,12,矩形波导中主模是什么模式？它的截止波长为多少？若要,保证它单模传输，工作波长范围为多少？并画出它在横截,面内的分布图。,解：,a=2b,矩形波导中截止波长的分布图,根据金属波导传输线的一般理论,式中 为自由空间中同频率的电磁波的波数。要使波导中存在导波,则 必须为实数,即 或,故截止波长 和截止频率 分别为,矩形波导中主模是 模。它的截止波长为 。若要保证它单模传输，工作波长范围为 。,3,14,今用,BJ-32,型（）波导做馈 线，试问：,（,1,）当工作波长 时，波导中能传输哪些模式？,解：,矩形波导中截止波长 小于工作波长的模式才能在波导中传输。即,m,n,需要满足：,满足此条件的,m,n,组合有：,所以，此时波导中能传输的模式有,（,2,）在传输 模的矩形波导中，测得相邻两波节点的距离为,10.9cm,，求：及,由：,可得：,（,3,）当波导中传输工作波长 的 模时，求：，及 。,截止波长：,相波长：,相速度：,群速度：,3,15,圆波导中 模,模及 模各有什么特点？分别,画出它们在横截面内电磁场分布图。,解,:(,一,),、,TE,11,模,圆波导中 模的场分布和矩形波导中 模分布很相似，且,它的截止波长最长，容易实现单模传输。由于它存在极化简,并模，所以不宜用来作为远距离传输的工作模式。,(,二,),、,TE,01,模,在,波导,模的电场只存在 分量，且在,r=0,和,R,处，。,壁上,只有磁场的 分量，故在壁上只有 电流，且随着频率的升高而减少，从而 模的波导损耗随频率升高而降低。,(,三,),、,TM,01,模,TM01,模的场结构图如图所示。由图可见，磁场只有 分量，是具有轴对称分布的圆磁场；电场有,E,X,分量，在,r=0,处,E,Z,最大；壁电流只有纵向分量,J,Z,。,因此适用于作微波天线馈线旋转铰链的工作模式。由于它具有,E,Z,分量，便于和电子交换能量，可作电子直线加速器中的工作模式。但由于它的管壁电流具有纵向电流，故必须采用抗流结构的连接方式。,4-5,求如图所示的电路的散射矩阵,(a),T2,面接匹配负载时，传输线处于行波工作状态。有,又因为这是一个对称、可逆网络，所以,先计算并联电容网络的散射参量。,(b),C,归一化阻抗为,C,面和 面上的电压分别为,因为电容并联在两段传输线之间，所以,根据对称、可逆网络的性质，可得并联电容网络的散射矩阵：,将参考面向外侧移动电长度 ，,则,代入,4-13,已知二端口网络的散射参量矩阵为,求二端口网络的插入相移 、,插入衰减,L,（,dB,）、电压传输系数,T,及输入驻波比 。,解,：,根据插入相移、插入衰减、电压传输系数及输入驻波比的定义，得,对于可逆网络,4-15,有一无耗四端口网络，各端口均接以匹配负载，已知其散射参量矩阵为,当高频功率从,端口输入时，试问,、,、,端口的输出功,率各为多少？若以,端口归一化输入电压为基准，求各端口的,归一化输出电压。,解,：,表示,234,端口接匹配负载时，,1,端口的电压反射系数,表示,234,端口接匹配负载时，,1,端口至,2,端口的电压传输系数,表示,234,端口接匹配负载时，,1,端口至,3,端口的电压传输系数,表示,234,端口接匹配负载时，,1,端口至,4,端口的电压传输系数,由,(4-2-5),归一化入射波功率和反射波功率的表达式：,(4-2-5),即为各端口归一化输出电压。,可得,4-4,求 型网络的转移矩阵（,Z,，,Y,为归一化值，两端外接传输线特性阻抗相等）。,解：设,方法一：根据定义直接求。,实际阻抗导纳为,利用,利用,5-6,如图所示的,E-T,分支，试问：（,1,）当,3,端口接匹配负载，,2,端口接短路活塞时，问短路活塞与对称中心面的距离,l,为多长时，,3,端口能获得最大功率？（,2,）,3,端口没有功率输出时，,l,又为多长？（,3,）当,2,端口接匹配负载，,3,端口接短路活塞时，问活塞位置在何处，,2,端口可获得全部功率输出？,解：,(1),因为要,3,端口获得最大功率，,3,端口处应处于电场波腹点，即对称面处应为电场波节点，且主传输线处于驻波工作状态。所以距离应为半相波长的整数倍。,(2),因为此时对称面应处于电场波腹点，,3,端口处于电场波节点。,(3),活塞位于距分支面为 时，,2,口可获全部功率输出。因为此时分支面处应等效为短路，又根据 阻抗重复性，所以活塞距分支面半相波长整数倍即可。,5-25 10cm,吸收式波长计是由 同轴腔构成。频率覆盖范围为,2400-3600MHz,同轴腔外导体内直径,D=24mm,内导体外直径,D=8mm,，用活塞调节内导体长度，问整个频率范围内活塞移动距离是多少？将同轴腔开路端的外导体延长形成的圆波导，问圆波导中是否出现,TE11,模？,解：,由式,5-8-6,则同轴线中传输的模式为,TEM,模，则此时以最低振荡模工作。,取,n=1,，,则,圆波导中,所以,TE11,模不出现。,5-34,场移式隔离器与谐振式隔离器在工作原理和工作条件上有何异同点？,答：就工作条件而言，场移式隔离器与谐振式隔离器工作条件相同之处在于它们都要求铁氧体片必须放在圆极化波位置；铁氧体片必须横向磁化。不同之处为：场移式隔离器所需要的恒定磁场 较小。谐振式隔离器所需要的恒定磁场 较大，且无需电阻膜。,就工作原理而言，场移式隔离器可使正圆极化波离开铁氧体，负极化波靠近铁氧体片，则紧贴在铁氧体片上的电阻片将吸收负圆极化波，即吸收反向传输的电磁波，而对正向传输的正圆极化波因远离电阻片，故几乎可以无损耗地通过，从而达到隔离。谐振式隔离器，铁氧体片工作在强磁场区，铁氧体对正圆极化波发生谐振吸收，而对负圆极化波几乎能无衰减地通过，从而构成单向传输元件。,