CSTMWS例题4波导魔T即波导定向耦合器

《微波技术与天线》傅文斌-习题标准答案-第4章

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第4章————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：238第4章无源微波器件4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？答微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。

线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。

互易网络的概念使转移参量的1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。

4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。

解定义A 参量的线性关系为()()⎩⎨⎧-+=-+=221221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为⎩⎨⎧+=+=22212122121111I Z I Z U I Z I Z U⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=c d c c bc ad ca Z Z Z Z 122211211Z 4.3从I S S =*T出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。

解由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。

三口网络的散射矩阵简化为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=112313231112131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =*T，即⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100010001*11*23*13*23*11*12*13*12*11112313231112131211S S S S S S S S S S S S S S S S S S39得1213212211=++S S S0*2313*1112*1211=++S S S S S S 0*1113*2312*1311=++S S S S S S 0*1123*2311*1312=++S S S S S S4.4二口网络的级联如图所示。

第六章-定向耦合器

第六章定向耦合器、混合电桥与功率分配器§6.1 定向耦合器的基本概念微波定向耦合器是微波系统中应用最广泛的元件之一，它是个四端口网络。

其原理方框图如图（6.1-1）所示，图（a ）是同向定向耦合器，图（b ）是反向定向耦合器。

对于正向定向耦合器，它的工作过程是，当电磁波从端口1输入时，除了一部分电磁能量直接从端口4输出外，同时还有一部分电磁能量从端口3输出，而端口2无输出。

我们将端口3称为耦合口，端口2称为隔离口。

对于反向定向耦合器，当电磁波从端口1输入时，除了一部分电磁能量直接从端口4输出外，同时还有一部分电磁能量从端口2输出，而端口3无输出。

此时端口2为耦合口，端口3为隔离口。

图6.1-1 正向和反向定向耦合器显然，定向耦合器是是一个四端口网络，它的特性可用各种网络参数来描述，对于图（6.1-1）所示的定向耦合器，考虑到网络是互易，对称和无耗的，其散射矩阵为[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=11121314121114131314111214131211s s s s s s s s s s s s s s s s s （6.1-1）在理想情况下，定向耦合器的各端口都是匹配的，即044332211====s s s s对于图（6.1-1a ）所示的正向定向耦合器，当1口输入时，2口没有输出，因此有012=s 根据无耗网络的[]s 矩阵的么正性，有⎪⎩⎪⎨⎧=+=+01*1314*1413214213s s s s s s （6.1-2）此式表明，该网络的端口3和端口4的输出功率之和等于输入功率，而两个端口输出相位相差900。

由此可以看出，一个互易，无耗，完全对称的四端口网络，可以构成一个理想的900定向耦合器。

这样，正向定向耦合器的散射矩阵变为[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=000000001314141313141413s s s s s s s s s （6.1-3）同理，对于图（6.1-1b ）的反向定向耦合器，其散射矩阵为[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=000000001214121414121412s s s s s s s s s （6.1-4）式中12s 与14s 相位上相差900。

微波实验定向耦合器

实验六定向耦合器特性的测量及应用目的：研究定向耦合器的特性及其应用。

原理：定向耦合器是微波测量和其它微波系统中常见的微波器件，它是一种有方向性的微波功率分配器，更是近代扫频反射计中不可缺少的部件，通常有波导、同轴线、带状线及微带等几种类型。

图1为其结构示意图。

它主要包括主线和副线两部分，彼此之间通过种种形式小孔、缝、隙等进行耦合。

因此，从主线端上“1”输入的功率，将有一部分耦合到副线中去，由于波的干涉或叠加，使功率仅沿副线一个方向传输（称“正向”），而另一方向则几乎毫无功率传输（称“反向”），图2为本实验所用的十字定向耦合器，耦合器中端口之一终端接一内装的匹配负载。

主线副线图1（一）定向耦合器的主要特性参量有二：为了便于解释耦合度和方向性，画出了定向耦合器传输示意图（图3），图中P1、P2分别为主线输入、输出功率；PF3为副线中正向输出功率，PR3为副线中反向输出功率。

（1）耦合度（或过度衰减）C如图31243主线副线图3P3F 1243主线副线P1P23RP P1P21（a ）所示，主线输入功率P 1，与副线中正向输出功率P F 3之比，称为定向耦合的耦合度，若以分贝（db ）表示则：C=10logFP P 31(db) （6.1）（2）方向性D如图3所示，副线中正向输出功率P F 3与反向输出功率P R 3之比称为定向耦合器的方向性，若以分贝表示，则:D=logRFP P 33(db) （6.2）有时，反映定向程度的指标也用隔离度D ’来表示。

隔离度表示主线输入功率P 与副线反向输出功率之比，即D=10logRP P 31(db) （6.3）由式子（2）D=10logR F P P 33=10log R P P31=D ’-C （6.4）从上可知，定向耦合器的方向性等于隔离度与耦合度之差，理想的定向耦合器的方向性D →∞;也就是说，当各端均匹配端接时，若功率从主线端“1”输入，则副线仅端“3”有输出，而端“4”无输出；即端“1”与端“4”彼此隔离；端“2”与端“3”彼此隔离，实际的定向耦合器隔离端的耦合隔离的理想器件。

微波器件应用考核试卷

D.可以是单腔或双腔结构
5.以下哪种微波元件主要用于信号的分离？（）
A.合路器
B.分路器
C.耦合器
D.功分器
6.在微波电路中，下列哪个部件主要起到阻抗匹配的作用？（）
A.谐波滤波器
B.阻抗变换器
C.微波放大器
D.开关
7.微波二极管中，PIN二极管主要用于：（）
A.信号的放大
B.信号的调制
C.信号的开关控制
13.以下哪个不是微波滤波器的主要作用？（）
A.提取所需频率的信号
B.阻止非所需频率的信号
C.改变信号的相位
D.增强信号的功率
14.微波开关的主要作用是：（）
A.控制信号的传输路径
B.调节信号的幅度
C.改变信号的频率
D.实现信号的合成
15.在微波器件中，以下哪个部件用于减小信号的反射？（）
A.驻波比测量仪
1.微波器件可以在没有外部电源的情况下工作。（）
2.微波放大器的增益与工作频率无关。（）
3.微波传输线的损耗主要来自于导体损耗和介质损耗。（）
4.微波滤波器可以同时允许多个频率的信号通过。（）
5.微波开关的插入损耗越小，开关的性能越好。（）
6.微波谐振器的Q值越高，其带宽越窄。（）
7.在微波电路设计中，不需要考虑传输线的阻抗匹配问题。（）
B.耦合器
C.隔离器
D.电缆
16.以下哪种材料常用于微波器件的介质基片？（）
A.玻璃
B.塑料
C.陶瓷
D.金属
17.微波功率放大器中，AB类放大器的特点是：（）
A.输出功率最大
B.效率最高
C.失真最小
D.工作频率最高
18.关于微波振荡器的描述，错误的是：（）

实验三定向耦合器

南京邮电大学实验报告实验名称：_____传输线参数（特征阻抗）的分析与综合威尔金森功分器设计____________定向耦合器（90/180°均可） _无源滤波器设计 ____ 课程名称: 微波技术EDA姓名：____赵玉蓉_____学号：___B10020504___小组成员：韩倩（B10020404）丁耀慧（B10020501）开课时间 2012 /2013 学年，第 2 学期实验三定向耦合器一：实验名称：定向耦合器（90/180°均可）二：实验目的1. 了解微波EDA 软件的类型和用途；2. 掌握ADS 软件并进行定向耦合器的建模，仿真，优化和调试等任务；3. 了解微波电路仿真软件IE3d 的应用范围和使用方法；4. 分析ADS 中有耗传输线和无耗传输线仿真的异同；5. 分析ADS Momentum 和IE3d 建模结果的异同。

三：实验原理在射频微波电路中，经常用到多端口网络，分支定向耦合器是最常用的多端口网络，它在电路中起到了十分重要的作用，它能够在固定的参考相位的条件下，分开和组合射频微博端口。

（一）、定向耦合器的基本功能和参数指标定向耦合器是一个4端口网络，它有输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口，分别对应图中的1、2、3、4端口：1 243 定向耦合器定向耦合器的主要技术指标有耦合度、隔离度、定向性、输入驻波比及工作带宽等，下面介绍上述各指标。

1、耦合度耦合度C 定义为输入端口的输入功率P1和耦合端口P3之比的分贝数，耦合度C 表示为： 1210lg ()P C dB P = 引入网络散射参量，耦合度又可以表示为：±±11233113/2110lg 10lg 20lg ()/2i ilU P C dB P S S U ===耦合度的分贝数越大耦合越弱，通常把耦合度为0dB~10dB 的定向耦合器称为强耦合定向耦合器，把耦合度为10dB~20dB 的定向耦合器称为中等耦合定向耦合器，把耦合度大于20dB 的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。

微波技术与天线考试试卷

微波技术与天线考试试卷1.充有$\epsilon_r=2.25$介质的无耗同轴传输线，其内、外导体直径分别为$2a=2$mm，$2b=7$mm，传输线上的特性阻抗$Z=$Z=\frac{60}{\sqrt{\epsilon_r}}\ln\frac{b}{a}=\frac{60}{\sqr t{2.25}}\ln\frac{7}{1}=75\,\Omega$$2.匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最大处，在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量，使其反射变小。

3.平行$z$轴放置的电基本振子远场区只有$E$和$H$两个分量，它们在空间上垂直，在时间上同相。

4.已知某天线在$E$平面上的方向函数为$F(\theta)=\sin\left(\frac{\pi}{4}\sin\theta-\frac{\pi}{4}\right)$，其半功率波瓣宽度为$2\theta_{0.5}=30^\circ$。

5.旋转抛物面天线由两部分组成，馈源把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反射面，而抛物反射面将其投过来的球面波沿抛物面的焦线向反射出去，从而获得很强的定向性。

判断题：1.传输线可分为长线和短线，传输线长度为3cm，当信号频率为20GHz时，该传输线为短线。

（错）2.无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。

（错）3.由于沿Smith圆图转一圈对应$\lambda/2$，$\lambda$变换等效于在图上旋转180°，它也等效于通过圆图的中心求给定阻抗（或导纳）点的镜像，从而得出对应的导纳（或阻抗）。

（对）4.当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时，则负载能得到信源的最大功率。

（错）5.微带线在任何频率下都传输准TEM波。

（错）6.导行波截止波数的平方即$k_c^2$一定大于或等于零。

（错）7.互易的微波网络必具有网络对称性。

（错）8.谐振频率$f$、品质因数$Q$和等效电导$G$是微波谐振器的三个基本参量。

微波技术答案3

二、简答题 (20 分) 1. 采用矩形波导(a×b)作馈线, 工作波长为λ, 为保证只传输主模，其波长范围和频率范围应为多少？(6 分) 2. 请写出矩形波导中可传输的传输模式，并解释什么是简并模式？(6 分) 3. 请写出该 n 个阵元的均匀直线阵（阵元相距 d，相邻阵元馈电相位差为β）的阵因子；写出并解释方向图乘积定理。(8 分) 解： 1．为保证只传输主模，其波长范围 λcTE 20 < λ < λ cTE10
2. 由归一化阻抗 Z L =2-j0.8 Ω , 其对应的向电源电长度为 0.283 得
d max 1 = (0.25 − 0.283)λ = 0.217 λ d min 1 = (0.217 + 0.25)λ = 0.467 λ
|V|
(4 分)
由 l/2 的重复性得：
0 S [ S ] = 12 S13 0 S12 0 0 S13 S13 0 0 S12
C 20
0 S13 S12 0
20 20
C = 20 lg
1 = 20dB S31
可得
S13 = 10
−
= 10
−
= 0.1
(2 分)
又由于由①端口到③端口的行程为λg/4，因此③端口比输入①端口滞后 900，
解：
Gt = 20dB = 100 ，天线所在点的场强为：
E0 = 60 PG t t r =
Gr = 3dB = 2 ，
λ=
v 3×108 = = 1m f 3×108
(3 分)
60×10×100 = 2.45 (V / m) 100
(4 分)
接收天线的接收功率为：

微波技术B10答案

第 1 页共5 页第 2 页共5 页第 3 页共5 页第 4 页共 5 页2分(4) 波阻抗 22120376.8443.3301157w c πλλZ ===Ω⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2分3、（本题共10分）求如图所示电路所确定网络的归一化转移矩阵和散射矩阵。

解：将上述电路等效：由二端口网络总的归一化转移矩阵与各部分归一化转移矩阵之间满足计算式：[][][][]123a a a a =所以首先应计算各部分的归一化转移矩阵然后计算总的归一化转移矩阵；第一部分为一段长为λ/4传输线，则可得归一化转移矩阵：[]122cos sin cos sin 044sin cos 022sin cos 44j l j l j a j ll j j πλπλββλλββπλπλλλ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎛⎫⎛⎫⎝⎭⎝⎭ ⎪===⎪⎪⎪⎛⎫⎛⎫⎝⎭⎝⎭⨯⨯ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 2分第三部分同第一部分，则有：[][]3100j a a j ⎛⎫== ⎪⎝⎭1分第二部分为并联短路支节等效电路：由0L Z =,则L Y =∞可得：00000002828L in L jY tg Y jY tg l Y Y Y jY Y jY tg l Y j tg πλβλπλβλ⎛⎫∞+⨯ ⎪+⎝⎭===-+⎛⎫+∞⨯ ⎪⎝⎭归一化值为： in Y j =-则可得其归一化转移矩阵：[]2101a j ⎛⎫= ⎪-⎝⎭ 3分则二端口网络总的归一化转移矩阵计算如下：[][][][]1230100101001j j j a a a a j j j -⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=== ⎪⎪⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭2分根据归一化转移矩阵与散射矩阵的关系可得：[]()212a b c d ad bc S a b c d a b c d ⎛+---⎫=⎪+++-+-+⎝⎭2分 2222122222jj jj j j j j j ⎛⎫⎪-+-+⎛⎫ ⎪==⎪-+ ⎪⎝⎭ ⎪-+-+⎝⎭2分 4、（本题共8分）已知填充空气的矩形波导谐振器,其尺寸为：a=20mm,b=10mm,l=24mm,假设腔内存在的谐振模式为TE 10p 的某一种，测得其波导波长为48mm,求此谐振模式的谐振频率？解：方法1根据矩形波导谐振器的腔长与波导波长之间满足关系式： 2gl pλ=第 5 页共5 页。

微波简答题整理

1、空心波导中不能存在TEM 波，为什么假设矩形波导能传输TEM 波，由安培环路定理D C I I I l d H ∑+∑=∑=⋅→→⎰因为矩形波导为单导体，所以矩形波导无传导电流，只能存在位移电流，所以一定存在纵向分量即0≠∙Z E 。

而根据TEM 波定义0=∙Z E ，0=∙Z H ，矛盾所以假设不成立，所以不存在TEM 波2、矩形波导的尺寸选择依据及尺寸的经验确定（1）选择依据①保证单模工作，有效抵制高次模的干扰b a2 ｝<λ<2a②损耗和衰减尽量小，保证较高的传输效率a c ααα+=③功率容量大，传输功率大b P av ∝④色散尽量小，以免信号失真b a 2{=λ a 05.1>λ （2）经验λλ)5.0~4.0(7.0{==b a3、同轴线的尺寸选择依据及尺寸的经验确定（1）选择依据①单模工作 TEM 单模传输区域∞<<+λπ)(b a②传输功率要大649.1=dD 0Z 空气=Ω30（损耗也大） ③损耗要小 3059=d D 0Z 空气=Ω7.76 ④不能色散（2）经验根据经验既要考虑功率，又要考虑损耗πλm i n =+b a03.2=ab4、微带功分器)1(2002k k Z Z +=320031kk Z Z += 004Z k Z =k Z Z 005=5、微波定向耦合器双分支定向耦合器的定向过程为：假定信号由端口“1”经A 点输入，到达D 点是两路信号叠加的结果，一路从A 到D ，波程为4/0p λ，另一路沿D C B A →→→,波程为4/30p λ，二者波程差2/0p λ，对应的相位差为π。

若适当选择各分支传输线的归一化特性导纳值1a ，2a 和b ，使这两路信号的幅度相等，则二者相互抵消，使端口“4”成为隔离口；再看端口“3”，从A 到C 的路径也有两条，一条沿C B A →→，另一条沿C D A →→，两路波程均为2/0p λ，因而到达C 点的两路信号同相，故端口“3”有输出，成为耦合口，耦合信号的大小取决于各分支线的归一化特性导纳值1a ，2a 及b 。

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《微波技术与天线》习题答案章节微波传输线理路1.1设一特性阻抗为50Q的均匀传输线终端接负载& =100Q,求负载反射系数L，在离负载0.22, 0.25/1及0.52处的输入阻抗及反射系数分别为多少？解：r i=(Z1-Z0)/(Z1+Z0) = l/3「(0.2人)=二〃"=：疽° 服「(0.5/1) = | (二分之一波长重复性)r(0.252) = -|Z,,(0.22) = Z o Zi + jZ°tan 例=29 43z _ 23.79g0 Z o + tan/?/Z,… (0.252) = 502/100 = 25Q (四分之一波长阻抗变换性)Z,,(0.52) = 100Q (二分之一波长重复性)1. 2求内外导体直径分别为0. 25cm和0. 75cm的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数& =2.25的介质，求其特性阻抗及f = 300MHz时的波长。

解：同轴线的特性阻抗Z0=-^ln-山.ah则空气同轴线Z.=601n- = 65.9Qa当&=2.25 时，Z0=4L In-= 43.90A a当f = 300MHz时的波长：C = 0.67m1.3题设特性阻抗为Z o的无耗传输线的驻波比p ,第一个电压波节点离负载的距离为/mini，试证明此时的终端负载应为Z] = Z0X—土_七耍min 1 1 u • .07X?-jtan/?/minl证明：对于无耗传输线而言：..7_ 7 *Z] +Zo/tan—mini■ i"— ° Z°+Z"tan% 函=ZJ P由两式相等推导出：Z|=Z°x上些久些Q — J tan 风顽11.4传输线上的波长为：C/f久=# = 2m因而，传输线的实际长度为：2I =里=0.5m4终端反射系数为：=R I-Z Q =_竺如96]&+Z。

CST MWS 快速入门

By DEJEX Copyright Skywolf workshop. 2003内容简介•本PPT以一个过渡波导为例子，详细描述CSTMWS的求解过程，以达到快速上手的目的。

•主要内容包括：•1. 模型构建•2. 解算过程•3. 优化过程0. 问题—过渡波导问题Wg2是一段过渡波导，寻求l2和w2的最佳值0.几何参数和任务初始参数•初始参数•w1=0.9 in; h1=0.4 in ; l1=0.3 in•w2=1.03 in; h2=0.45*w2; l2=0.504 in•W3=1.37 in; h3=0.622 in; l3=0.3 in•任务•在f=8.5 GHz 处，以反射系数最小作为优化目标求出w2 和l 2的最佳值。

•计算优化后频率f=7~10 GHz 之间的S 参量。

•给出端口和f=8.5GHz 时波导内部的电磁场结构图。

1. 启动程序选择creat anew project2. 选择模板选用waveguideCoupler模板选择适当的模板可以减少很多配置工作比如：单位、背景物质、边界条件等等3. 更改单位为inch主要的工作流程在这里完成选择Unit…4. 结构输入1 基本图形区选择brick 2 ESC 调出参数输入窗口3 按New 按钮为solid1定义空气材料参数输入完毕后的对话框4. 输入层的名字air ，选择normal ，然后输入介电常数和磁导率5. 一个brick 被输入改变图形大小可以用滚轮或用这个按钮同一层内的物体具有相同的材料属性在MWS 中输入结构非常的方便，这里展示的只是其中的一种6. 同样的方法可以输入其他两段结构图完整的结构图7. 定义端口11.选择一个面(②) 2.选择波导端口(③）3.OK. 4.按钮①用来旋转物体注意：选定一个物体是双击!面选择工具双击选择这个面选择波导端口设置端口参数8. 同样方法定义另外一个端口波导端口是最常用的端口，另外一种端口是分立端口9. 定义解算频率10. 可以算啦多数情况下选用瞬态解即可，频域参数通过FFT得到现在不用改变任何设置就可以算11. 看结果结果在这里调出！很简单吧！12. 如果要看场结构在这里调出设置13. 观测场的设置设置观察8.2GHz时的电场和磁场如果需要方向图，你需要设置远场14. 可以设置对称面以减少计算量单击yz面是磁壁xz面是电壁为什么可以这么设？自己想想看15. 场分析结果16. 想做优化吗？•步骤1. 参数化—用参数来代替具体结构•步骤2. 配置优化变量及目标函数•步骤3. Start!•下面对w2和l2进行优化17. 优化—输入优化变量选择parameters输入变量new加入变量名和初始值18.优化—结构参数化右键要参数化的物体选择属性Edit编辑选中的物体尺寸用变量表示尺寸注意这里的坐标是UVW,因为使用了用户坐标系UCS的原故。

射频ADS微波HFSS相关微波实验五微波定向耦合器

实验五定向耦合器实验一实验目的1. 掌握微波定向耦合器的原理及特性2. 学会使用A V3620矢量网络分析仪测量微波定向耦合器的耦合度及插入损耗二实验原理2.1 定向耦合器概述定向耦合器是一种有方向性的微波功率分配器件，通常有波导、同轴线、带状线及微带线等几种类型。

理想的定向耦合器一般为互易无损四口网络，如图5-1所示。

定向耦合器包含主线和副线两部分，在主线中传输的微波功率经过小孔或间隙等耦合机构，将一部分功率耦合到副线中去，由于波的干涉和叠加，使功率仅沿副线中的一个方向传输（称正方向），而在另一个方向几乎没有或极少功率传输（称反方向）。

图5-1 定向耦合器方框图定向耦合器有四个端口，其作用可由图5-1所示的四端口网络说明。

设图中1、3为主线，2、4为副线。

若波由端口1输入，则一部分直通端口3输出，另一部分经耦合到端口2输出，端口4无输出；或端口4输出，端口2无输出。

端口3称为输出端口，端口2称为耦合端口，端口4称为隔离端口。

在一定条件下，1、2两端口彼此隔离，3、4两端口也彼此隔离。

在各端口均接匹配负载的条件下，可以定义描述定向耦合器的特性参量，主要包括耦合度、方向性、输入驻波比和工作频带等。

1. 耦合度输入至主线的功率（端口1输入功率1P ）与副线中正方向传输的功率（端口2输出功率2P ）之比的对数称为定向耦合器的耦合度C ，即()2110lg dB P C P = 显然，由于输入功率总是大于输出功率，故此分贝数必为负值，但习惯上只说它的绝对值（正值）而不提及符号。

耦合度C 越大，表明耦合到副线的能量越少，耦合越弱。

当然也可以用正分贝数来表示定向耦合器的耦合特性，这时不用21P P ，而用其倒数12P P ，称为过渡衰减，用分贝表示为 ()1210lg dB P L P = 显然，L 必为正值，它与耦合度等值反号。

L 越大，说明衰减越大，耦合越弱。

2. 方向性在理想情况下，副线中一个端口有输出时，另一个相反端口应没有输出。

电磁场与微波习题集58章答案毕刚

第五章习题5-1传输线长度为1m ，当信号频率分别为975MHz 和6MHz 时，传输线分别是长线还是短线?答：1) 频率为975MHz 时，信号的波长为0.3077m<1m ，传输线是长线；2) 频率为6MHz 时，信号的波长为50m>1m ，传输线是短线；5-2已知同轴电缆的特性阻抗为75Ω，其终端接负载阻抗Z L =25+j50Ω，计算终端反射系数2Γ。

答：217550257550250L 0L 2+-=++-+=+-=Γj j j j Z Z Z Z5-3 一无耗传输线特性阻抗为Z 0=100Ω，负载阻抗Z L =75-j68Ω，试求距离终端为λ/8和λ/4处的输入阻抗。

答：1006850687568257568250L 0L 2+-=++-+=+-=Γj j j j Z Z Z Z100685068)(100685068100685068822'228/++=-+-=+-=Γ=Γ--j j j j j e j j e j z j λλπβλ 100686850)1(100685068100685068422'224/+-=-+-=+-=Γ=Γ--j jj j e j j ej z j λλπβλ 5-4设无耗线终端接负载阻抗L L j X Z Z +=0，其实部0Z 为传输线特性阻抗，试证明：负载的归一化电抗L ~X 与驻波系数ρ的关系为ρρ1~L -=X 。

答：00L 00L 00L 0L 22Z j X jX Z jX Z Z jX Z Z Z Z Z L L +=++-+=+-=Γ，2202224114α+=+=ΓZ X X L L 11,11+-=ΓΓ-Γ+=ρρρ，1212411222+++-=+ρρρρα， 1222+-=ρρρα,ρρα11~L-==X 5-5先将习题图5-5各图传输线电路等效再求各电路的输入端反射系数Γin 和输入阻抗Z in 。

(整理)光纤通信课后第3章习题答案.

第3章复习思考题参考答案3-1 连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么答：连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件。

跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。

接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性（固定）连接。

接头用于相邻两根光缆（纤）之间的连接，以形成长距离光缆线路。

3-2 耦合器的作用是什么？它有哪几种耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。

耦合器有T 形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。

3-3 简述波导光栅解复用器的工作原理阵列波导光栅由N 个输入波导、N 个输出波导、两个具有相同结构的N ⨯ N 平板波导星形耦合器以及一个平板阵列波导光栅组成，如图3.4.4所示。

这种光栅相邻波导间具有恒定的路径长度差∆L ，由式（1.2.8）可知，其相邻波导间的相位差为λφLn ∆=∆eff π2 （3.4.6）式中，λ是信号波长，∆L 是路径长度差，通常为几十微米，eff n 为信道波导的有效折射率，它与包层的折射率差相对较大，使波导有大的数值孔径，以便提高与光纤的耦合效率。

输入光从第一个星形耦合器输入，在输入平板波导区（即自由空间耦合区）模式场发散，把光功率几乎平均地分配到波导阵列输入端中的每一个波导，由阵列波导光栅的输入孔阑捕捉。

由于阵列波导中的波导长度不等，由式（3.4.6）可知，不同波长的输入信号产生的相位延迟也不等。

AWG 光栅工作原理是基于马赫-曾德尔干涉仪的原理，即两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论，所以输出端口与波长有一一对应的关系，也就是说，由不同波长组成的入射光束经阵列波导光栅传输后，依波长的不同就出现在不同的波导出口上。

此处设计采用对称结构，根据互易性，同样也能实现合波的功能。

输1λ1λ12图3.4.3 由阵列波导光栅（AWG ）组成的解复用器/路由器3.4 简述介质薄膜干涉滤波器解复用器的作用（见原荣编著《光纤通信（第2版）》3.4.3节）答：介质薄膜光滤波器解复用器利用光的干涉效应选择波长。

西电微波网络-课后题答案

第2讲习题本作业针对微波网络的参量矩阵，介绍了Z 矩阵，Y 矩阵，A 矩阵，S 矩阵和T 矩阵的定义以及各矩阵间的相互转换。

2.1 证明Z 矩阵与A 矩阵的关系式二端口Z 矩阵电压-电流关系为2121111I Z I Z V +=（1）2221212I Z I Z V +=（2）由（2）得2212222111I Z ZV Z I -=（3）将（3）带入（1）得221221111I Z V Z Z V ∆-=证毕2.2 求图2-13所示网络的Z 矩阵cb a bc a I Z Z Z Z Z Z I V Z +++===)(|011112 c b a c b a I Z Z Z Z Z Z I V Z +++===)(|022221c b a c b I Z Z Z Z Z I V Z ++===021121| cb ac b I Z Z Z Z Z I V Z ++===012212| 2.3 求图2-14所示网络的A 矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡βθθβθθβθθβθθβθθθθβsin cos sin sin cos 2sin sin cos 1101cos sin 1sin cos 110102000000Z j Z Z j j jZ Z j Z j jZ j2.4 已知图2-11所示网络的[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=22211211A A A A A ，端口2接阻抗l Z ，求端口1的输入阻抗。

⎩⎨⎧-=-=22222112122111I A V A I I A V A V则 2221121122222121221111A Z A A Z A I A V A I A V A I V Z l lin ++=--==2.5⎩⎨⎧+=+=22222122122111i a u a i i a u a u 利用111b a u +=222b a u += 111b a i -=222b a i -=得⎩⎨⎧--+=---+=+)()()()()()(22222221112212221111b a a b a a b a b a a b a a b a两式相加2222112112222112111)()(2b a a a a a a a a a a ++++-+-=2222112112221121112221121122a a a a a a a a a a a a a a b ++++-+-++++=即 22211211212a a a a s +++=222112112221121122a a a a a a a a s ++++-+-=222112112221121111--a a a a a a a a s ++++=[]2221121112det 2a a a a a s +++=2.6 （a ）[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=101z A根据电路理论，得⎩⎨⎧-=-=22121ZI V V I I 利用01111)(Z b a I -= 02222)(Z b a I -= 01111)(Z b a V += 02222)(Z b a V +=得01220211)()(Z b a Z b a --=-Z b a Z b a Z Z b a )()()(220222020111--+=+于是⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-210202010102210202010102)(a a Z Z Z Z Z Z b b Z Z Z Z Z Z⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+-++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2102020101020102020102020102210202010102020201010202010221)(22)()(1)(1a a Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z a a Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Zb b即ZZ Z ZZ Z s +++-=020*******ZZ Z ZZ Z s +++-=020*******ZZ Z Z Z s s ++==0201020121122由t 矩阵与s 矩阵的关系得02010*********Z Z ZZ Z s t ++==020102012122122Z Z Z Z Z s s t +--=-=020101022111212Z Z Z Z Z s st +-== )(2)(020102012020122122Z Z Z Z Z Z Z Z s t ++--=∆-= (b)[]⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=N N A 100根据电路理论，得21nV V = 211I nI -=利用01111)(Z b a I -= 02222)(Z b a I -= 01111)(Z b a V += 02222)(Z b a V +=得02220111)()(Z b a n Z b a +=+ 01220211)()(Z b a Z b a n --=-于是⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-21010202012101020201a a Z Z n Z n Z b b Z Z n Z n Z ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡210220102010201022010220121010202010102020102201212211a a Z n Z Z Z n Z Z n Z n Z Z n Z a a Z Z n Z n Z Z Z n Z n Z Z n Zb b即022010220111Z n Z Z n Z s ++-= 022010220122Z n Z Z n Z s +-= 02201020121122Z n Z Z Z n s s +== 由t 矩阵与s 矩阵的关系得020102201211121Z Z n Z n Z s t +==02010********122Z Z n Z n Z s s t --=-= 0201022012111212Z Z n Z n Z s s t +-== )(2)(0220102012022012122Z n Z Z Z n Z n Z s t +--=∆-= 2.7 已知一双端口网络的s 矩阵满足21122211,s s s s ==。

CST_模型设置技巧

用TAB键输入第二点坐标
用ESC键输入立方体参数
灵活运用这三种方法，可以非常方便快捷的完成建模
1-42
旋转结构－螺旋的建模
1. 定义要旋转的截面
2. 旋转
3. 预览
定义整个螺旋的圈数和高度. NOTE: 旋转方向依赖右手法则定义旋转轴线.
4. 确定
- 椭圆截面 - 半径比 = 3
5. 删掉刚才选的虚拟截面, 按 (D)
4. 让WCS与顶面对齐
续 1-38
工作坐标系－应用举例（2）
5. 选中顶点 6. 让WCS与顶点对齐
7. 选中棱边
8. 让WCS与棱边对齐
续 1-39
9. 将WCS沿V轴旋转30°
工作坐标系－应用举例（3）
10. 在WCS下创建圆柱
11. 在Overlap提示框中将二者相加 12. 最终效果
1-40
1. 点击工具栏上图标
创建第一个立方体
第一点
2. 依次点击绘图平面，确定三个点
或从主菜单选择 Objects->Basic Shapes->Brick
第二点
第三点
4. 第一个立方体创建成功！
3. 弹出设置窗口，点击“确定”
1-41
其它建模参数输入方式
在CST MWS中，还有另两种建模参数输入方式 1. 按TAB键，直接当前输入点的坐标 2. 按ESC键，在弹出窗口中输入所有参数
说明: MWS也可使用变量对解析结构进行优化
yyy = 3*aaa/xxx + Sin(xxx^2)
3) 使用捕捉功能对解
analytic_curves.mod
1-46
倒角
1. 原始物体 4.b 设置倒角半径 5. 最终结果

微波习题答疑

一、填空题1长线和短线的区别在于：前者电长度应大于等于 0.05 且为分布参数电路，后者几何长度相对波长可以忽略且为集总参数电路。

2 同轴线的工作主模是 TE11模。

微波技术中常用同轴线的特性阻抗为 75 欧和 50 欧两个标称值，同轴线工作于单模状态的条件是工作波长大于等于(a b)π⋅+。

3广泛用于手机的微带线，传输的微波工作于准TEM 模，对于耦合微带线用奇偶模方法求解。

4均匀无耗传输线工作状态分三种：（1）行波（2）驻波（3）行驻波。

【不分先后顺序】 5．阻抗圆图的正实半轴为电压波腹的轨迹，负实半轴为电压波节的轨迹。

6、微波谐振器的基本参数有谐振波长/频率、 Q 值/品质因素、损耗电导。

【不分先后顺序】7、实验测得一四端口波导耦合器的端口一至端口三的耦合度为20dB, 端口一至端口四的隔离度度为50dB 。

现已知端口一与信号源是匹配的，输入10W 的功率，则端口三的预期输出功率为 100 mW ，端口四的预期输出功率为 100uW 。

8、理想隔离器的【S 】= 0010⎡⎤⎢⎥⎣⎦; 理想衰减器的【S 】=0e e0-α-α⎡⎤⎢⎥⎣⎦。

二、基本应用题使用SMITH-CHART 完成9、10题，请给出具体步骤。

9．50Ω的传输线终端接（75+j100）Ω的负载阻抗。

查图求负载反射系数、驻波系数、最靠近负载的波腹、波节位置极其对应的输入阻抗。

9解 [1]z 1.5j2,=4.8(4.6-5.00.65/0.192=+ρΓ=λ查得：皆可）, （5分）【2】最近点为波腹（1分），距负载距离为：0.058λ(1分)对应输入阻抗为：240欧姆（1分）【3】最近波节距负载距离为：0.308λ(1分)对应输入阻抗为：10.1欧姆（1分）10．50Ω的无耗传输线线终端接（25+j25）Ω的负载。

采用并联短路单支节匹配，求支节位置和长度。

10解【1】归一化阻抗：z 0.5j0.5=+ 1分找出zL,旋转180度得yL=1.0 – j1.0 1分; 读出向电源电长0.338λ 1分【2】y11j /0.160y21j /0.338=+λ=-λ2分【3】d1(0.500.3380.160)0.322d20.50=-+λ=λ=λ2分【4】短路枝节导纳y[1]=-j/0.375λ ; y[2]=j/0.125λ 枝节长度 L1=0.125λ;L2=0.375λ 3分 11．如图所示电路，设两段传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z 。

微波技术习题

思考题1.1 什么是微波？微波有什么特点？1.2 试举出在日常生活中微波应用的例子。

1.3 微波波段是怎样划分的？1.4 简述微波技术未来的发展状况。

2.1何谓分布参数？何谓均匀无损耗传输线？2.2 传输线长度为10cm，当信号频率为9375MHz时，此传输线属长线还是短线？10cm，当信号频率为150KHz时，此传输线属长线还是短线？2.4传输线特性阻抗的定义是什么？输入阻抗的定义是什么？2.5什么是反射系数、驻波系数和行波系数？2.6传输线有哪几种工作状态？相应的条件是什么？有什么特点？3.1何谓矩形波导？矩形波导传输哪些模式？3.2何谓圆波导？圆波导传输哪些模式？？3.3矩形波导单模传输的条件是什么？3.4何谓带状线？带状线传输哪些模式？3.5何谓微带线？微带线传输哪些模式？何谓截止波长？何谓简并模？工作波长大于或小于截止波长，电磁波的特性有何不同？3.7 矩形波导TE10模的场分布有何特点？3.8何谓同轴线？传输哪些模式？波导具有高通滤波器的特性？3.10 TE波、TM波的特点是什么？3.11何谓波的色散？3.12任何定义波导的波阻抗？分别写出TE波、TM波波阻抗与TEM波波阻抗之间的关系式。

4.1为什么微波网络方法是研究微波电路的重要手段？4.2微波网络与低频网络相比有哪些异同？4.3网络参考面选择的要求有什么？4.4表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特性及其相互间的关系？4.5二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？4.6微波网络工作特性参量与网络参量有何关系？4.7常用的微波网络有哪些？对应的网络特性参量是什么？4.8微波网络的信号流图是什么？简要概述信号流图化简法则有哪些？5.1试述旋转式移相器的工作原理，并说明其特点。

5.2试分别叙述矩形波导中的接触式和抗流式接头的特点。

5.3试从物理概念上定性地说明：阶梯式阻抗变换器为何能使传输线得到较好的匹配。

5.4在矩形波导中，两个带有抗流槽的法兰盘是否可以对接使用?5.5微波元件中的不连续性的作用和影响是什么?5.6利用矩形波导可以构成什么性质的滤波器?5.7试说明空腔谐振器具有多谐性，采用哪些措施可以使腔体工作于一种模式?5.8欲用空腔谐振器测介质材料的相对介电常数，试简述其基本原理和方法。

微波实验单元项目实验三

电磁场与微波测量实验报告微波实验单元项目实验三定向耦合器的特性测量一、实验目的1.了解频谱分析仪的使用方法。

2.学会使用频谱分析仪对信号源提供的信号进行分析。

3.学会定向耦合器。

二、实验原理定向耦合器：定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。

主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。

定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配。

定向耦合器由传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器，所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大。

但从它的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。

在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和同轴线电路，那个时候的定向耦合器也多为波导小孔耦合定向耦合器，其理论依据是Bethe 小孔耦合理论，Cohn和Levy等人也做了很多贡献。

随着航空和航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型化、轻量化和性能可靠，于是出现了带状线和微带线。

随后由于微波电路与系统的需要有相继出现了鳍线、槽线、共面波导和共面带状线等微波集成传输线。

这样就出现了各种传输线定向耦合器。

第一个真正意义上的定向耦合器由H. A. Wheeler在1944年设计实现，Wheeler使用了一对长为四分之一中心频率波长的圆柱来实现电场与磁场的能量相互耦合，遗憾的是这种方法只能实现一个倍频程的带宽。

主线中传输的功率通过多种途径耦合到副线,并互相干涉而在副线中只沿一个方向传输。

三、实验步骤1.耦合度测量(1)按照图中所示连接所使用的仪器。

(2)设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz.-20dBm）。

(3)将输入输出电缆短接。

用频谱分析仪定向耦合器输入端口1的输入信号电平，测试数据记录到表格中。