微波技术基础第七章课后答案 杨雪霞..
廖承恩《微波技术基础》习题解答(最全的版本)
w.
λ=
2π υ p 1 = = = β f f µε r ε 0
ww
sc oc 2－5 在长度为 d 的无耗线上测得 Z in (d ) 、 Z in (d ) 和接实际负载时的
Z in (d ) ，证明
sc oc 假定 Z in (d ) = j100Ω ， Z in (d ) = − j 25Ω ， Z in (d ) = 75∠30°Ω ,求 Z L 。
解： ΓL =
Z L − Z0 =0.2-0.4j=0.4472exp(-j1.11)=0.4472∠-63.44° ZL + Z0 VSWR = ρ =
1+ | ΓL | = 2.618 1− | ΓL |
幅分布图，并求其最大值和最小值。
解：
ΓL =
ww
w.
V ( d ) = VL+ e jβd (1+ | ΓL | e j ( Φ L − 2 βd ) ) 1 ∴V (3λ / 4) = VL+ e j 3π / 2 (1 + e j (π −3π ) ) = VL+ ( −4 / 3) = 600 3 + VL = −450V
w.
60 23 ln = 33.3Ω 2.25 10
网
2 × 10 −1 = 552.6Ω 2 × 10 −3
co m
解法二：在空气中υ p 所以 Z 0 =
= 3 ×108
1 1 = = 55.6Ω 8 υ p C1 3 × 10 × 60 × 10 −12
L1 =
Z0 55.6 = = 1.85 × 10 − 7 H 8 υ p 3 × 10
课
Ω；其输入端电压为 600V、试画出沿线电压、电流和阻抗的振
微波技术与天线课后题答案
1-1 解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===>此传输线为长线1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===⨯<<此传输线为短线1-3答： 当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。
用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。
1-4 解： 特性阻抗050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cmB 1=ωC 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()2201j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'=- 将 2223320,2,42i r U V U V z πβλπλ'===⋅= 代入 33223420220218j j z Ueej j j V ππλ-'==+=-+=-()3412020.11200z Ij j j A λ'==--=- ()()()34,18cos 2j te z u z t R U z e t V ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ 1-6 解： ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''==()()()212321100j j z z U z e U z e πβ''-''==()()()()611100,100cos 6jU z e V u z t t V ππω'=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭1-7 解：210.20.2130j L e ccm fπρρλ-Γ=-=-==Γ+==由 011L L L Z Z +Γ=-Γ 得 0110.2100150110.2L LL Z Z -Γ+===Ω+Γ- 由 ()()()22max 0.20.2j z j z L z e e z πββ-'-''Γ=Γ==Γ= 得 max1max120,7.54z z cm λπβ''-===1-8 解： (a) ()(),1in in Z z z ''=∞Γ= (b) ()()0100,0in in Z z Z z ''==ΩΓ= (c) ()()00012200,3in in in in Z Z Z z Z z Z Z -''==ΩΓ==+(d) ()()02200,1/3in in Z z Z z ''==ΩΓ= 1-9 解： 1 1.21.510.8ρ+Γ===-Γ 0max 0min 75,33Z Z Z Z ρρ==Ω==Ω1-10 解： min2min124z z cm λ''=-= min1120.2,0.514L z ρππβρλ-'Γ===⨯=+min1min120.2j z z L e β'-'Γ=-=Γ ∴ 2420.20.2j jL eeππ⨯-Γ=-=1-11 解： 短路线输入阻抗 0in Z jZ tg l β= 开路线输入阻抗 0in Z jZ ctg l β=- a) 00252063in Z jZ tgjZ tgj πλπλ=⨯=Ω b) 002252033in Z jZ tg jZ tg j πλπλ=⨯=-Ωc) 0173.23in Z jZ ctgj π=-=-Ω d) 02173.23in Z jZ ctg j π=-=Ω1-12 解： 29.7502050100740.6215010013o j L L L Z Z j j e Z Z j -++Γ=Γ====++1-13 解： 表1-41-17 解： 1350.7oj L e Γ= 1-18 解： minmax0.6U K U == min143.2o z β'= 用公式求min1min10min1min111L j tg z K jtg z Z Z Z jtg z jKtg z ρββρββ''--==''-- 0.643.25042.8522.810.643.2oojtg j j tg -==-Ω-⨯ 用圆图求 ()42.522.5L Z j =-Ω短路分支线的接入位置 d=0.016λ时()0.516B =- 最短分支线长度为 l=0.174λ()0.516B =- 1-19 解： 302.6 1.4,0.3,0.30.16100L L lZ j Y j λ=-===+ 由圆图求得 0.360.48in Z j =+ 1824in Z j =+Ω 1.01 1.31in Y j =- ()0.020.026in Y j S =- 1-20 解： 12L Y j =+ 0.5jB j =()()()()0.150.6 1.460.150.60.960.20.320.380.2 1.31 1.54in in in in Y j Y jB j Y j Z j λλλλ=-+=-=+=-∴ 6577in Z j =-Ω 1-21 解： 11 2.5 2.50.20.2L L Y j j Z ===+- 并联支节输入导纳 min 2.5B ctg l β=-=- min 0.061l λ=此时 1/2.5L Z '= 500/2.5200LZ '==Ω（纯电阻） 变换段特性阻抗316Z '===Ω 1-22 解： 1/0.851.34308.66o o L arctg ϕ=-=-=由 max120L z ϕβ'=-= 得 max10.43z λ'= 由 min12L z ϕβπ''=-=- 得 min10.1804L z ϕπλλπ+'== 1-23 解： 原电路的等效电路为由 1in Z j '+= 得 1in Z j '=- 向负载方向等效(沿等Γ图)0.25电长度 得 1in in Z Z ''='则 in in Y Z '''=由in in in Y Y j Z ''''''=+= 得 12in in Y Z j j ''''=-=- 由负载方向等效0.125电长度(沿等Γ图)得 12L Y j =+ 0.20.4L Z j =-1-24 答： 对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法。
廖承恩《微波技术基础》习题解答(最全的版本)
（2） （3）
（4）
sc oc 当 Z in (d ) = j100Ω ， Z in (d ) = − j 25Ω ， Z in (d ) = 75∠30°Ω 时
1562 . 5 +1875 × 75 ×
3 + 62 . 5 j 2
sc oc 2－6 在长度为 d 的无耗线上测得 Z in (d ) = j50Ω ， Z in (d ) = − j 50Ω ，接 实
第二三四六七章习题解答 第二章习题解答
2－1 某双导线的直径为 2mm，间距为 10cm，周围介质为空气，求 其特性阻抗。某同轴线的外导体内直径为 23mm，内导体外直径为 10mm， ，求其特性阻抗；若在内外导体之间填充εr 为 2.25 的 介 质 ， 求其特性阻抗。
解：双导线：因为直径为 d＝2mm＝2×10－3m 间距为 D＝10cm＝10－1m 所以特性阻抗为
ZL = Z0
2 — 12 画出图 2— 1 所示电路沿线电压、电流和阻抗的振幅分布图，
所以 ΓL =
Z L '− Z 02 450 − 450 = =0 Z L '+ Z 02 450 + 450
电磁场与电磁波课后习题及答案七章习题解答
《电磁场与电磁波》习题解答 第七章 正弦电磁波7.1 求证在无界理想介质内沿任意方向e n （e n 为单位矢量）传播的平面波可写成j()e n r t m βω⋅-=e E E 。
解 E m 为常矢量。
在直角坐标中cos cos cos n x y z x y z x y zαβγ=++=++e e e e r e e e故(cos cos cos )()cos cos cos n x y z x y z x y z x y z αβγαβγ⋅=++⋅++=++e r e e e e e e则j()[(cos cos cos )]22222[(cos cos cos )]2e ()()n r t j x y z t m m x x y y z zj x y z t m e j e j βωβαβγωβαβγωββ⋅-++-++-==∇=∇+∇+∇==e E E E E e E e E e E E E而22j[(cos cos cos )]222{e }x y z t m t t βαβγωω++-∂∂==-∂∂E E E故222222()(0j j t μεβμεωμεω∂∇-=+=+=∂EE E E E E 可见，已知的()n j e r t m e βω⋅-=E E 满足波动方程2220t με∂∇-=∂EE故E 表示沿e n 方向传播的平面波。
7.2 试证明：任何椭圆极化波均可分解为两个旋向相反的圆极化波。
解 表征沿+z 方向传播的椭圆极化波的电场可表示为12()j z x x y y E jE e β-=+=+E e e E E式中取121[()()]21[()()]2j zx x y y x y j zx x y y x y E E j E E e E E j E E e ββ--=+++=---E e e E e e显然，E 1和E 2分别表示沿+z 方向传播的左旋圆极化波和右旋圆极化波。
微波技术基础_7_习题讲解
20 40
D 60 80 100
120
140
160
180
200
z
U
第二章 规则金属波导
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
补充作业：
当矩形波导工作在TE10模时，试问图中 哪些缝会影响波的传输？
第二章 规则金属波导
补充作业： 当圆波导内传输TE01模 时，如果沿圆周方向切 缝，会不会影响波导内 x 模式的传输？为什么？
第一章 传输线理论
北京交通大学 5
Beijing Jiaotong University
Z点例L至=：1终80端+已j2距知40离双Ωlm线，ax1传求。输终线端的反射特系性数阻Γ抗l 及Z0=离3终00端Ω，第终一接个负电载压阻波腹抗
解:
l
ZL ZL
Z0 Z0
120 j240 480 j240
ZL
ZL Z0
180 j240 300
0.6
j0.8
(2) 以O为圆心，OA为半径，做圆与实轴交于B点，实轴读数
为3，即传输线上驻波系数为3，确定反射系数的模 |Γl |。
l
1 3 1 0.5 1 31
第一章 传输线理论
北京交通大学 7
Beijing Jiaotong University
北京交通大学 4
Beijing Jiaotong University
e点反射系数为 Γe
ZL ZL
Z0 Z0
1 3
be段电压驻波比为 be
1 1
Γe Γe
《微波技术基础》题集
《微波技术基础》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.微波是指频率为（）的电磁波。
A. 300MHz-300GHzB. 300Hz-300MHzC. 300GHz-300THzD. 300kHz-300MHz2.微波在真空中的传播速度与（）相同。
A. 光速B. 声速C. 电场传播速度D. 磁场传播速度3.微波的主要特性不包括（）。
A. 直线传播B. 穿透性强C. 反射性D. 绕射能力强4.微波传输线主要包括（）。
A. 同轴电缆和光纤B. 双绞线和同轴电缆C. 光纤和波导D. 双绞线和波导5.在微波通信中，常用的天线类型是（）。
A. 偶极子天线B. 抛物面天线C. 环形天线D. 螺旋天线6.微波谐振腔的主要作用是（）。
A. 储存微波能量B. 放大微波信号C. 转换微波频率D. 衰减微波信号7.微波加热的原理是（）。
A. 微波与物体内部的分子振动相互作用B. 微波使物体表面温度升高C. 微波直接转化为热能D. 微波引起物体内部化学反应8.微波在介质中的传播速度与介质的（）有关。
A. 密度B. 介电常数C. 磁导率D. 温度9.微波通信中，为了减少信号的衰减，通常采取的措施是（）。
A. 增加信号频率B. 减小信号功率C. 使用中继站D. 改用光纤通信10.微波测量中，常用的仪器是（）。
A. 示波器B. 微波功率计C. 万用表D. 频谱分析仪（部分功能重叠，但更专用于频率分析）二、填空题（每题2分，共20分）1.微波的频率范围是_________至_________。
2.微波在真空中的传播速度约为_________m/s。
3.微波的_________特性使其在雷达和通信系统中得到广泛应用。
4.微波传输线中，_________具有宽频带、低损耗的特点。
5.微波天线的作用是将微波能量转换为_________或相反。
6.微波加热过程中，物体吸收微波能并将其转化为_________。
7.微波在介质中的衰减主要取决于介质的_________和频率。
微波技术七八章答案
第七章7-2解：(1) 求n ：∵0.15.13==='c s sf f ω，0.11=-'sω，()dB L s 30≥ ∴ 查图7.2-8可得: n=5 (2)求归一化元件值：查表7.2-1可得6180.051==g g ，6180.142==g g ， 000.23=g ，000.16=g (3)画低通原型电路：电容输入式7-3解：(1) 求n ：∵ 0.35.15.4==='c s sf f ω， 0.21=-'sω，()dB L p 5.0=，()dB L s 30≥ ∴ 查图7.2-10(b)可得: n=4(2)求归一化元件值：查表7.2-2可得6703.11=g ，1926.12=g ，3661.23=g ， 3661.24=g ，9841.15=g (3)画低通原型电路：电感输入式 (4)计算滤波器各元件实际值 ()nH R g L c 7.17105.121006703.19011=⨯⨯⨯==πω()nH R g L c 0.25105.121003661.29033=⨯⨯⨯==πω ()pF R g C c 27.1100105.121926.19022=⨯⨯⨯==πω()pF R g C c 89.0100105.128919.09044=⨯⨯⨯==πω ()Ω≈⨯=⋅=1981009841.105R g R L 7-4解：(1) 求n ：∵ 0.2-=-='scsωωω，0.11=-'sω，()dB L p 0.3=，()dB L s 30≥ ∴ 查图7.2-8可得: n=5(2)求归一化元件值：查表7.2-1可得 6180.051==g g ，6180.142==g g ， 000.23=g ，000.16=g (3)画低通原型电路：电感输入式 (4)计算滤波器各元件实际值 ()pF R g C C c 86.050618.010621190151=⨯⨯⨯⨯===πω ()pF R g C c 265.050000.21062119033=⨯⨯⨯⨯==πω()nH g R L L c 8197.0618.1100.625092042=⨯⨯⨯===πω 7-2题g 6=r Lg 5 =r L7-3题:低通原型R L7-3题:实际低通滤波器g 6 =r L7-4题:低通原型()s R G 02.010==()s G g G L 02.006== 7-5解：（1）求n ： ()()弧9182210108.92108122⨯⨯=⨯⨯⨯=⋅=ππωωωc c552.358.98.958128.910011201-=⎪⎭⎫⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--='S S c c Sωωωωωωωω 15.2158.98.9158128.920021202=⎪⎭⎫⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--='S S c c S ωωωωωωωω 取15.22='='S Sωω，查图7.2-8，可得：n=5 （2）求低通原型归一化元件值：由表7.2-1可得6180.051==g g ，6180.142==g g ， 000.23=g ，000.16=g (3)画低通原型电路：电感输入式 (4)计算滤波器各元件实际值 ()()nH R g W R g L L C C 85.110812275618.09120100151≈⨯-⨯=-===πωωω ()()()pF R g R g W C C C C 14.075108.92618.081229202011200151≈⨯⨯⨯⨯-=-===ππωωωω ()()nH R g W R g L C C 0.610812275000.2912030033≈⨯-⨯=-==πωωω()()()pF R g R g W C C C 044.075108.920.28122920203120033≈⨯⨯⨯⨯-=-==ππωωωω ()()()nH R g g WR L L C C 3.075108.92618.181229202021202042≈⨯⨯⨯⨯-=-===ππωωωω ()()()pF R g R W g C C C C 86.075108122618.19012200242≈⨯⨯-=⨯-===πωωω()Ω==7560g R R L7-6解：(1)求n ：∵ 18.17.10.2==='c s sf f ω，18.01=-'s ω，()dB L p 0.1=，()dB L s 30≥ ∴ 查图7.2-10(c)可得: n=9(2)求归一化元件值： 查表7.2-2可得 1797.291==g g ， 1192.182==g g ， 1215.373==g g ，1897.164==g g ，1747.35=g ，0000.110=g7-4题 实际高通滤波器电路G Lg 6 =r L7-5题：低通原型L C L CL 5C 57-5题：实际带通滤波器电路 电感输入式g 10=17-6题：低通原型滤波器电路(3)画低通原型电路：电感输入式 (4)计算滤波器各元件实际值()nH R g L L c 2.10107.12501797.290191=⨯⨯⨯===πω ()nH R g L L c 6.14107.12501215.390373=⨯⨯⨯===πω()nH R g L c 9.14107.12501747.39055=⨯⨯⨯==πω()pF R g C C c 1.250107.121192.190282=⨯⨯⨯===πω ()pF R g C C c 2.250107.121897.190464=⨯⨯⨯===πω ()Ω==50100g R R L(5)所设计的滤波器的结构示意图如图所示，下面选择各段特性阻抗，计算各段的粗细及长度选择1l 、3l 、5l 、7l 、9l 段的高特性阻抗为()Ω==138lg13810d DZ h ∴ ()cm D d 75.0105.7101===()cm Z v L l l h p 2.2138103102.101090191=⨯⨯⨯===-()cm Z v L l l h p 17.3138103106.141090373=⨯⨯⨯===-()cm Z v L l h p 24.3138103109.14109055=⨯⨯⨯==-选择2l 、4l 、6l 、8l 段的低特性阻抗为()Ω==10lg 13820d DZ l∴ ()cm D d 4.618.15.710138102=== ()cm v Z C l l p l 63.010310101.210120282=⨯⨯⨯⨯===-()cm v Z C l l p l 66.010310102.210120464=⨯⨯⨯⨯===-7-8解：7-6题：实际同轴低通滤波器结构7-9解：7-10解：1. 并联电感应为5个；2. 每两个电感之间的传输线应小于2g λ。
《电磁场与电磁波》课后习题解答(第七章)
第7章习题解答【7.1】 解：设第一个分子的球心位置为原点，即0d （d 为分子直径）处 依题意任意时刻都要满足%5)10()0(0≤-E d d E E （1）其中E 是空间变化的电场，其形式为)exp(0ikx E -=E ，ck ω=，则（1）式变为%5)210exp(1≤--cfdi π （2） 可以求出 15151019.11056.1215⨯≈⨯≤f 所以频率上限的数量级为1510【7.2】解p V k ω=p pg p g p kdV dV d V V V dk dk V d ωωω===+ 1pg pp V V V d ωω=-22()1p i o rcc V n n ωωαω==-+0i n → p V c ∴= g p V V c ==即 2g p V V c ⋅=【7.3】解（1）波数681221501022310k f πππ===⨯⨯⨯⨯=⨯（rad/m ） 相速81.510p v ===⨯ （m/s ）波长 21kπλ==（m ）波阻抗60ηπ==（Ω） （2）均匀平面波的平均坡印廷矢量26z m S 0.26510z e e -==⨯平均 （W/m 2）得 31010m E -=⨯（V/m ）当t = 0，z = 0时33sin 10100.8668.66103m E E π--⎛⎫==⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭（V/m ）(3) t = 0.1s μ后210sin 23E ft kz ππ-⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭267310sin 21501011028.66103z πππ---⎛⎫=⨯⨯⨯⨯-+=⨯ ⎪⎝⎭得 1sin 3028.66103z πππ-⎛⎫+-=⨯ ⎪⎝⎭15z =（m ）【7.4】 解：电磁波的频率为8820310********v f λ-⨯===⨯⨯（Hz ） 在无损耗媒质中的波长为 12810vfλ-==⨯ （m ） 故波速为12888102510210v f λ-==⨯⨯⨯=⨯=（m/s ）而无损耗媒质的本征阻抗为505000.1E H η==== （Ω） 联解以下两式：8210=⨯500= 得 1.99, 1.13r r με==【7.5】 解： 803100.2c f fλ⨯===故 883101510()0.2f Hz ⨯==⨯ 而 0.09vfλ== 故 880.090.091510 1.3510(/)v f m s =⨯=⨯⨯=⨯ 又v ===故 2882(/)(310/1.3510) 4.94r c v ε==⨯⨯=【7.6】 解：由题意知 7610ωπ=⨯0.8k π==106016E Hηππ====联解6100.8ππ⨯= 和60π= 得 8,2r r εμ==【7.7】 解：因4101σωε=<<，为低损耗媒质。
微波技术基础期末试题一与参考答案
0 cos 1 j sin
1 j sin Z0 cos Z2
0 1
2 4 2
Z0 Z 2 j Z 02 1 Z1Z 2 1 1 Z0 2 j Z1
1.功率计的功率指示 2. 输出功率为P i =1W，Γ 1 =−0.1 和Γ 2 =0.3，求功率计的功率指示 3.若Γ 1 =Γ 2 =0，功率计的功率指示又为多少，结果说明了什么？（12 分）
信号源
4 1 Pi 2 3
功率计 解：魔 T 的 S 矩阵为
0 0 1 1 0 0 1 S 2 1 1 0 1 1 0
网络的插入衰减
L 10 lg
1 S 21
2
10 lg
1
0.4
2
7.96 dB
插入相移
arg S 21 53.1o
输入驻波比
1 S11 1 0.2828 1.79 1 S11 1 0.2828
七、魔T电桥，H臂（端口 4）接匹配信号源，E臂（端口 3）接匹配功率计，输 出功率P i ，端口 1 和 2 各接一负载，反射系数分别为Γ 1 =−0.1 和Γ 2 =0.3，试求
2 2 2
2）当P i =1W，Γ 1 =−0.1 和Γ 2 =0.3 时，
功率计的指示为P o =0.08W
3）Γ 1 =Γ 2 =0 时，
功率计的指示为P o =0W，此时魔T的四个端口都处于匹配状态，E臂和H臂相互隔 离。
p
1 c v 1 c
2 2
3.98 cm
vp
3.98 108 m/s
微波技术基础第4,6,7章【khdaw_seven】
0 1
2(ad bc) a bcd a b c d a bcd
a1 0
又
ZZ 0 Zin = Z + Z0
ZZ 0 Z0 Z Z0 Z0 S11 ZZ 0 2Z Z 0 Z0 Z Z0
S21 =
V - / Z 02 b2 = 2+ a1 a2 = 0 V1 / Z 01
其中： A 1
B 1
2W 1 b t 2b t ln bt bt t
b 1 bt 0.414t 1 4W ln 0.5 (0.5W 0.7t ) b t W 2 t
d
后 答
ktg 2f r tg 2 10 10 9 2.2 0.001 0.155( Np / m) 2 c 2 2 3.0 10 8
4.16 可由 P.130:4.3-27 式计算 已知 Z 0e 70 ， Z 0o 30 ， b 4mm ， r 2.1
Ae Z 0e r 30 3.3813
1 2
e Ae 2 4 k e 1 e Ae 2
cos BZ 0 jZ 0 sin j (2 B cos sin / Z 0 BZ 0 sin ) cos BZ 0 sin
课
后 答
abcd 0 abcd
abcd 0
B 2ctg / Z0
co m
Ao Z 0o r 30
2
e 3.3813 2 4 1 e 3.3813 2
1.45
微波技术基础——绪论
无线电频段的划分 频段 甚低频 低 中 高 频 频 频 VLF—Very Low Frequency LF—Low Frequency MF—Medium Frequency HF—High Frequency VHF—ery High Frequency UHF—Ultra High Frequency SHF—Super High Frequency EHF—Extreme High Frequency SEHF—Super Extreme High 超极高频 Frequency 300GHz-3THz 0.1-1mm 频率 10KHz-30KHz 30KHz-300KHz 300KHz-3MHz 3MHz-30MHz 30MHz-300MHz 300MHz-3GHz 3GHz-30GHz 30-300GHz 波长 10-100Km 1-10Km 100m-1Km 10-100m 1-10m 10cm-1m 1cm-10cm 1mm-1cm
——微波技术基础的先修课程包括：
高等数学、线性代数、复变函数、矢量分析、电子线路、电磁场与电磁波等。
——微波技术基础课程内容包括：
第 0 章绪论 0.1 电磁波谱及微波；0.2 微波的特点及其应用；0.3 微波技术的发展；0.4 微波技术的研究方 法和基本内容 第 1 章传输线理论 1.1 引言；1.2 传输线波动方程及其解；1.3 均匀无耗传输线的特性参量；1.4 均匀无耗传输线 的工作状态；1.5 阻抗圆图和导纳圆图；1.6 阻抗匹配。 第 2 章规则波导 2.1 规则波导传输的一般理论；2.2 矩形波导；2.3 圆形波导；2.4 同轴线及其高次模；2.5 特殊 波导简介。 第 3 章平面传输线
察到了驻波并证实与实验设备尺寸有关。 1933 年 Southworth 和他的同事们在 AT&T 通过 6m 长的波 导发射并接收到了电报信号。 其后，在微波技术领域的另一个重要进展是在 1937 年研制出了产生连续微波的源，称为速调 管（Klystron） 。这种微波真空管是由 Sperry Gyroscop Company 资助，在 Stanford 由 Russell，Sigurd Varian 和 William Hansen 发明的。 它们的目的是希望研制出用于飞机在恶劣天气情况下的着陆设备。 同时，一些公司（如 AT&T，ITT，Marconi）则资助用于通信系统的微波研究。 由于这些在二战前的研究，无线电探测与定位－雷达（radar）激励人们对微波研究迅速增加。 大多数现在使用的微波器件都是在二战期间在英国、 美国和战争实验室里研制的。 关于这段时间微 波技术的发展历史，在由 MIT Radiation Laboratory 成员所撰写的 28 卷文件中有详细的叙述。
微波技术与天线课后习题答案(西电版)
★了解同轴线的特性阻抗及分类。
1.4习题及参考解答[I. 1]设一特性阻抗为50 Q的均匀传输线终端接负4k/<=100 Q.求负我反对系数巧・在离负裁0.2入・0.25入及0.5入处的输入阳抗及反对系数分别为多少？解终端反射系数为=& - Z。
= 100 — 50 =丄11 _ K _ 100 + 50 _ T根拥传输线上任怠一恵的反肘糸数和输入阳抗的公贰r（z）= r lC ^和= z。
；兰：：二在离负载0.2入.0. 25A> 0.5入反射系数和输入阻抗分别为r（0.2A）= Y“初忌• r（0.25A）MZ.（0.2入）=29.43Z -23.79° Q・ Z in（0.25A） = 25 Q> Z lft（0.5A） = 100 Q[1.2]求内外导体直径分别为0.25 cm和0.75 cm的空气同轴线的持性阻抗。
若在两导体何塡充介电常数匕= 2.25的介质.求其特性阻抗及300 MHz时的波长。
解空气同轴线的持性阻抗为乙=60 In — = 65. 9 Qa塡充相对介电常数为€,=2.25的介质后.英持件阳抗为/=300 MHz时的波长为[1.3]设特性阻抗为乙的无耗传输线的址波比为"滾一个电爪波"•点离负我的距离为人讪.试证明此时终端负我应为r（0.5A） = Y证明根据输入阳抗公式Z： + jZ, tan" 乂Z o + jZ| tan/3 z在距负栈第一个波节点处的阻抗Z /（/“）=—P y Zl— j 乙I "1,3】Z.P将匕式整理即得17I318[I. 4] 何 持性阻抗为Z =50 Q 的无耗均匀传输线•导体间的媒质参敌为 £.=2.25 ・“, = 】，终瑞接仃&=】Q 的负我"/- 100 MHz 时•兀线长度为A/40试求： ①传输线实际长度'②负载终瑞反射系敌；③ 输入端反射系数'④ 输入瑞阻抗.解传输线上的波长= 2 m因而.传输线的实际长度/ = * = 0. 5 m4终瑞反射系数为…R]—Z 。
(完整word版)微波技术基础第五章课后答案 杨雪霞
5-2若一两端口微波网络互易，则网络参量[]Z 、[]S 的特征分别是什么？ 解: 1221Z Z = 1221S S =5-4 某微波网络如右图。
写出此网络的[ABCD]矩阵,并用［ABCD ］矩阵推导出对应的[S ］及[T]参数矩阵。
根据［S]或［T]阵的特性对此网络的对称性做出判断.75Z j =Ω解: 因为，312150275,125025j j A A A jj --⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦所以，12313754212004j A B A A A jC D ⎡⎤--⎢⎥⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥--⎢⎥⎣⎦因为，归一化电压和电流为:()()()i i i V z a z b z ==+ ()(()()i i i i I z I z a z b z ==-（1)归一化ABCD 矩阵为： 00/AB Z a b CZ D c d ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（2）所以： 1122220()()/a b A a b B a b Z +=++-1102222()()a b CZ a b D a b -=++-（3)从而解得：1001100221(/)1(/)1()1()A B Z A B Z b a CZ D CZ D b a ----+⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥----+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦(4）所以进而推得[S ］矩阵为:⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+----++++=D CZ Z B A BC AD D CZ Z B A D CZ Z B A S 000000/2)(2//1][ （5)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--+-=j jj S 2722274211][ （6）由（3)式解得⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++++----+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡220000000011////21b a D CZ Z B A DCZ Z B A D CZ Z B A DCZ Z B A a b（7)所以, ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++++----+=D CZ Z B A DCZ Z B A D CZ Z B A D CZ Z B A T 00000000////21][ (8）⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--+--=j j j j T 274214212721][（9）因为[S ］阵的转置矩阵][][S S t =,所以，该网络是互易的。
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7.4.2 微波能的应用
微波是携带能量的，微波能已经用于食品烹饪和加热、工业烘干、
农业杀虫、灭菌等方面。
微波加热基本原理：电磁场作用于介质，介质分子由于极化而成 为电偶极子，电偶极子随电磁场的变化而产生扰动，由于分子热运 动和邻近分子间的相互作用，使这种扰动受到干扰和阻碍，并以热 的形式表现出来，使介质的温度升高. 优点：加热均匀、速度快、热效率高、可以进行选择性加热、容 易实现自动控制 .
A d
d
r
衰减、相移量和厚度可直接测量， 由此可计算样品的相对介电常数εr 和损耗角正切tanδ，某对（εr， tanδ）对应该物品的湿度
实际中，不需测介电常数和损耗角正切，而直接测量微波衰减量 和相移，或谐振频率，然后根据它们与湿度的定标曲线差得到湿度.
7.4.1 微波检测技术的工业应用
半功率主瓣宽度
为了表征方向图波瓣的宽度，定义主瓣两侧半功率点处的θ角为 0.5 定义 2 0.5 为半功率主瓣宽度HPBW，第一零点波束宽度为FNBW.
7.1.2 天线的方向性
主瓣 θ=0o E0 1.0 θ θ=0o P0 1.0 θ
HPBW 0.707 HPBW 0.5
旁瓣 FNBW FNBW
7.2.2 无线通信系统
微波频带宽，可容纳更多的无线电设备工作，实现多路通信； 微波波段可采用高增益的定向天线，从而降低发射机的输出功率； 微波在视距内直线、定向传播，保密性好； 微波受工业、天电和宇宙等外界干扰较小，可使通信质量大大提高； 微波能够穿透电离层； 微波通信是无线的，不受地形条件限制。
Pt Gt Si 4r 2
设接收天线的最大方向也指向发射天线，则能得到的最大接收功率为
PRM
Gr 2 Pt Gt 2 Ae S i ( ) Pt Gt Gr 2 4 4r 4r
Friis传输公式
或
PRM (dBm) Pt (dBm) Gt (dB) Gr (dB) 20 lg r (km) 20 lg f (MHz) 32.44
Aeff
PRM Si
2 Aeff D 4
对电大口径天线，其有效面积接近于实际的物理口径面积。对偶极子、 环形天线等，其物理横截面积和它的有效面积不存在以上简单关系。
7.1.5 天线的带宽
偏离中心频率时，天线的某些电性能会降低，如天线的输入阻抗、 增益、波瓣宽度、极化等. 电性能下降到容许值所对应的频率范围，就称为天线带宽 .
直流电源 微波发生器 加热器
冷却系统
微波加热源有连续波 磁控管和多腔速调管
微波加热设备方框图
7.4.3 微波技术的医学应用
微波技术用于疾病的诊断和治疗，当组织发生病变时，其形态
或结构会发生变化，用微波技术测量这些介质特性的变化可用作
诊断疾病的基础。 微波治疗能量集中、受热体积及温度容易控制等优点 现在微波理疗已普遍用于治疗肌肉劳损、酸痛等疾病，在肿瘤 治疗方面也获得较大突破
民用雷达，如气象雷达、导航雷达、汽车防撞雷达、盲人雷达、
防盗雷达，以及遥感测试雷达等。
7.4 微波技术的其他应用
微波检测技术在工业、农业、科学研究ISM（Industrial, Scientific and Medical ）等领域.
表 几个ISM频带
频段
890-940MHz 2.4-2.5GHz 5.725-5.875GHz
7.4.4 微波技术在科研中应用
微波波谱学 研究在微波照射下，通过物质产生电磁辐射与吸收以及能量的 频谱分布情况，来研究分子能谱的精细和超精细结构的科学 .
1960s年代开始，用射电望远镜与微波波谱学相结合，在星际 空间发现了几十种有机分子.
微波等离子体 等离子体是由带正、负电荷的两种粒子所组成的电中性粒子体 系，其中至少有一种带电粒子是可以自由运动的. 高功率微波可以使稀薄的气体放电而产生等离子体，微波等离 子体已用于雷达的天线开关. 利用微波在等离子体中的传播特性来测量等离子体的参量。其 基本原理是，若微波频率足够高，微波大部分可以透射到等离子体 内部，其振幅和相位发生变化，测出这一变化就可以求得等离子体 的介电常数，进而可以确定等离子体的密度和电子气的温度等 .
7.3 雷达系统与导航
radar (radio detecting and ranging), 1940s年代 雷达系统应用 导航、气象观测、高度测量、飞行器着陆、防盗报警、警用速度测 量、绘制地图等 飞行器、导弹、航天器的探测和跟踪、导弹制导、武器导爆和侦察 等
射电天文、制图和成像、精密距离测量，以及自然资源遥感等。
绝对带宽
BW fh fl
BW (%) f h fl f0 (%)
相对带宽
相对带宽小于1%为窄带天线；相对带宽在1%~25%之间为宽频带天线； 相对带宽大于25%为超宽带（UWB）天线
7.2 无线传输系统
7.2.1 Friis传输公式
Gt Pt Gr Pr
D
基本的无线传输系统
设发射天线的最大方向指向接收天线，则在D处产生的功率密度为
7.4.4 微波技术在科研中应用 射电天文学
通过观测天体的无线电波来研究天文现象的科学。借助于测量
和分析天体所发射的1mm～30mm波长的电磁波辐射来从事天体研 究射电天文学有两种系统：①在地球上或空间站发射电磁波，然后
接收从天体反射回来的波;②直接接收天体辐射。
范围测试样品通常是某种介质和水的混合物，其复合介电常数介于水的介
电常数和某种物质的介电常数之间，含水量的大小将导致复合介电常数的 变化。
7.4.1 微波检测技术的工业应用
对于TEM波，衰减常数和相移常数分别为
r tan
d r tan
2d
2
r
通过厚度为d的测湿样品后，其衰减和相移量分别为
7.3.1 雷达基本工作原理
发射机通过天线向空间定向发送探测信号，信号被远距离的目标 部分反射后，由天线接收并传送到接收机接受检测和信号处理，观测 有无目标以及目标性质和距离。
P t
双工器
G
D 目标
单站雷达
P t Gt D
目标
接收机/ 处理机
Gr
双站雷达
7.3.1 雷达基本工作原理
超远程预警雷达的作用距离达10000km以上，能够对洲际导弹的突 然袭击给出15～30min的预警时间. 相控阵雷达，利用电子计算机控制其天线阵列中诸元的馈电相位， 以电控方式实现波束的快速扫面，并能根据需要形成多波束，实现对 多目标的同时探测和自动跟踪.
E
0
电磁波的平均坡印亭矢量为
1 * S avg ( E H ) W/m 2 2
7.1.2 天线的方向性
方向图函数
方向图就是辐射区任一方向的场强与同一距离的最大场强之比与方向角之间 的关系曲线，表示方向图的函数也叫做方向图因子，即
| E ( , ) | F ( , ) | Emax |
整流二极管 直通滤波器
负
载
整流电路
整流天线的组成
7.2.3 微波输能系统
长距离、大功率微波输能技术，如太阳能空间站、为空中永久工作平 台供电、两地之间输送电能等; 在同温层（即临近空间）建立永久作业平台，如浮空器、无人飞机， 其功能相当于一颗近地小卫星; 地理环境复杂的山区、孤岛、山顶等一些不便架设线路的地区供电.
波段 L S C
中心频率波长 0.330m 0.122m 5.2cm
22-22.25GHz
K
8mm
7.4.1 微波检测技术的工业应用
微波测湿利用物质含水量对其介电常数和损耗角正切影响较大的特性 来检测物质的湿度;
在1~30GHz内，常温下水的相对介电常数在30~77之间，损耗角正切在
0.12~0.17范围； 而大多数干物质的相对介电常数在1~5之间，损耗角正切在0.001~0.05
第七章 微波系统及微波技术应用简介
本章主要内容 天线的系统特征 无线通信和微波输能的微波传输系统、雷达系统 微波技术的应用
7.1 天线的系统特征
天线分类 电小天线：短偶极子，电小环天线 谐振式天线：半波偶极子，微带天线，八木天线 宽带天线：螺旋天线，对数周期阵 口径天线：喇叭天线，反射面天线
待 测 样 品 微波 信号源 隔离器 衰减器 喇叭 喇叭 检波器
指 示 器
微波衰减法测湿框图
测量悬浮体对微波的衰减量，可以得到悬浮体的浓度； 用网络分析仪测量试样的相位和幅度，可检测胶接结构的脱粘和气孔 大小 测量金属板对微波的反射系数相角的变化，可以确定金属板的厚度 还可以检测金属表面的裂纹
7.1.1 天线的辐射场
Pt Pr
发射天线 球面波 平面波
接收天线
微波系统中的收发天线
7.1.1 天线的辐射场
任意天线远场区辐射的电场和磁场可表示为
jk0 r e ˆF ( , ) ˆF ( , )] E (r , , ) [ r
V/m
H
0
E
H
后瓣 En(θ)
Pn(θ)=En2(θ)
（a） 场波瓣图
（b）功率波瓣图
方向性系数
定量描述天线辐射功率的集中程度，将一个在各个方向辐射功 率相同的点源作为比较标准，天线在最大辐射方向上远区某点的辐 射功率密度与辐射功率相同的点源在同一点的功率密度之比，为天 线的方向性系数. 由于辐射功率密度正比于电场强度的平方，所以最大方向的方 向性系数D（Directivity）为
7.2.2 无线通信系统
卫星
上
下
行
行
线
线
路
路
发射天线
接收天线
市内通信 线路
发射设备 地面发射站