《微波技术与微波电路》课后答案-华南理工大学

w.
L 4 4
线段反时针转动 l min =0.3，得 OA 线段
案 网
co
m
射频电路与天线 3_有耗传输线与圆图
L
所以，有
1 1
L
则
1 j 1 j (2 l e e 1 1
L
min )

1 j 2l e 1
1 1 0.3676 2.1625 1 1 0.3676
Z in Rmax Z c 2.16 100 216
U 2 10002 P 4630W Rmax 216
w.
案 网
5 0.25) 9 100 5 100 j (130 j85)(tan 0.25) 9 216.2 (130 j85) j100(tan
（4）已知 l 6.35 , 1.5 , lmin 0.082 , Z C 75 ，求 Z L , Z in , YL , Yin ； 解：由圆图得 Z L 1.15 j 0.42 ， YL 0.76 j 0.28
ww
w.
解：
所以， Z L Z L Z C 86.25 j 31.5() ， YL YL Z C 0.01013 j 0.00373( S )
min
Zc
即证。
ww
w.
kh
da
课
后 答
Zc
1 j tan lmin j tan lmin
w.
案 网
( 1)e lmin ( 1)e lmin ( 1)e lmin ( 1)e lmin j sin lmin cos lmin Zc cos lmin j sin lmin
波腹点距负载 lmin lmax 0.25 0.3097 ，线上的驻波比 5.7
（3）已知 l 1.29 , 3 , lmin 0.32 , Z C 75 ，求 Z L , Z in ；
所以得 Z L Z L Z C 29.25 j 29.25() ， Z in Z in Z C 171.75 j86.25()
案 网
L L L
Z L Zc Z L Zc
co
L 0.33 4 4
m
1 U1 (U L Z c I L ) 2 U 1 (U Z I ) 2 L c L 2
又因为
（3）
Z in
将（3）带入上式化简得：

97 ，所以，第一个波腹点距负载 lmax 0.1347 ，第一个 180 4
1
波节点距负载 lmin lmax 0.25 0.3847 ，线上的 4.3 ，行波系数 Tr
解：由圆图得 43

43 ，所以，第一个波腹点距负载 lmax 0.0597 ，第一个 180 4
w.
案 网
co
（2）已知 YL 0.2 j 0.4 ，求第一个电压波节点和波腹点至负载的距离和线上的 ；
m

0.2326
射频电路与天线 3_有耗传输线与圆图
端电压反射系数 L 和终端负载阻抗 Z L 。特征阻抗 Z C 75 。
解： 作图步骤： （1） 画出 2 的等驻波比圆； （2） 将 U
1 1 1 3
0.3 2 216 0.5
da
Z L ZC 1 j tan lmin j tan lmin zmin lmin
后 答
Z L Z C (1.5 j 0.66) 112.5 j 49.5
4 L lmin 2 lmin 4
2（1-21） 用测量线测得传输线上驻波比 2 ，终端驻波相位 lmin 0.3 。用圆图求终
kh
Z in 0.71 j 0.06 ， Yin 1.48 j 0.13
da
课
后 答
解：由圆图得 Z L 0.39 j 0.39 ， Z in 2.29 j1.15
射频电路与天线 1_绪论
1（0-1） 什么是微波？ 解：微波是无线电波中波长最短的电磁波，它包括从 1m~0.1mm 的波长范围，其相应的频 率范围从 300MHZ~3000GHZ。 2（0-2） 微波有哪些特点？ 解：1.频率高。通信系统中相对带宽 f/f 通常为一定值，所以频率 f 越高，越容易实现更大 的带宽 f，从而信息的容量就越大。 2.波长短。RF/MW 的波长与自然界大部分的物体尺寸相比拟。天线与 RF 电路的特性 是与其电尺寸 l/ 相关的。在保持特性不变的前提下，波长 越短，天线和电路的尺寸 l 就 越小，因此，波长短有利于电路与系统的小型化。 3. 大气窗口。 地球大气层中的电离层对大部分无线电波呈反射状态 （短波传播的原理） ， 但在 MW 波段存在若干窗口。因此，卫星通信、射频天文通常采用微波波段。 4. 分子谐振。各种分子、原子和原子核的谐振都发生在 MW 波段，这使得微波在基础 科学、医学、遥感和加热等领域有独特的应用。 3（1-1） 何谓“长线” ，何谓“短线”？ 解：导线为长线和短线，长线和短线是相对于波长而言。所谓长线是指传输线的几何长度和 线上传输电磁波的波长的比值(即电长度)大于或接近于 1， 反之称为短线。 RF/MW 导线 （传 输线）称为长线，传统的电路理论不适合长线。
cTE cTE
20
又
cTE 20
由f
kh
c

，有
f min f cTE10
当距负载距离为 l 时，既 z=-l 时
4 （1-28） . 对一段传输线， 测出它在开路状态和短路状态之下的输入阻抗分别为 Z ino 和 Z ins ， 试证明传输线的特性阻抗可由下式求出：
证明：根据负载开短路时的输入阻抗
由此得
w.
所以
kh
ww
da
Z C Z ino Z ins Z ino jZ C cot l Z ins jZ C tan l
2 Z ino Z ins Z C
课
后 答
Z C Z ino Z ins
案 网
Z in Z c
w.
即证 即证
Z L Z c tanh l Z c Z L tanh l
co
e z e z e z e z UL Zc I L Z Z c tanh( z ) 2 2 Zc L Z in Z c z z z z e e e e Z c Z L tanh( z ) Zc I L UL 2 2
课
后 答
Z L 50 2 (sin 0.32 j cos 0.32 ) Z L 50 3
U ( z ) U1e z U 2 e z 1 z z I ( z ) Z (U1e U 2 e ) c
w.
（1） （2）
ww
由（2）式可以推出：
co
ZL jZc tan l Zc jZL tan l
m

2


2 5 rad/m 3.6 9
解：驻波比

所以
U max 5 U min
L
由第一个电压最小点距终端的距离为：
1 2 1 3
zmin
解得
L 0.32
因为

所以
3（1-24）. 传播常数为 j 的传输线，终端阻抗为 Z L ，线的特性阻抗为 Z C ，当线 的长度为 l 时，证明其输入端的阻抗为
co
1 j 2 lmin e 1 1 L 1 Z L ZC ZC 1 j 2 lmin 1 L e 1 1
m
射频电路与天线 4_矩形波导
1（2-1） 波导为什么不能传输 TEM 波？ 解：因为 TEM 只能存在于多导体中，而波导为一个单导体，故不能传输 TEM 波，只能传 输 TE 波和 TM 波。 2（2-9） 波导的开孔、开缝应该注意掌握什么原则？ 解：波导的开孔、开缝以波导内壁上电流分布为依据 （1）当需在波导壁上开缝，而又要求不影响原来波导的传输特性或不希望波导向外辐 射时，则开缝必须选择在不切割管壁电流线的地方，并使缝尽量狭窄。 （2）相反，如希望波导传输的能量向外辐射，或将波导的能量通过波导壁的开缝耦合 到另一个波导中去，则开缝的位置应切断电流线。 3（2-11） 矩形波导的尺寸为 a b 23mm 10mm ，工作中心频率为 f 0 9375MHz ，求 单模工作的频率范围 f min f max 及中心频率所对应的波导波长 g 和相速 v p 。
所以，在离开负载的 25cm 处的阻抗为
Zin Zc
（2）反射系数为
w.
功率为：
（3）无耗线上各点输入功率相同，因此在电压波腹点（既最高电压为 1Kv 的点）处的功率 与负载处功率相同，在电压波腹点：
ww
所以，负载的功率也为 4630W。
2（1-16）. 已知一传输线的特性阻抗 Z C 50 。用测量线测得传输线上驻波电压最大值为
min
（3） OA 线段与 2 圆交于 B 点 （4） 读 B 点坐标，得 1.5+j0.66 （5）
（7） （8）

3（1-30） 试证明：无耗传输线的负载阻抗为
w.
证明：由 有 又
式中 lmin 为电压波节点的相位， 为驻波比。
ww
kh
L 0.33e j 36

课
（6）
| L |
kh
Z in (l ) Z C
w.
在 z=0 处，既负载端
源自文库
证明：传输线上任意一点的电压和电流为：
da
Z L 38 j 77 Z L Z C tanh l Z C Z L tanh l U L U1 U 2 1 I L Z (U1 U 2 ) c
ww
w.
kh
da
课
后 答
w.
案 网
co
m
1 （ 1-15 ） 无 耗线 的特性 电阻 RC 100 ， 接至 Z L 130 j85 的 负 载。工 作波 长
360 cm 。求（1）在离开负载的 25cm 处的阻抗； （2）线上的驻波比； （3）如线上最高
电压为 1kV，求负载功率。 解： （1）已知 360cm 3.6m ， Z L 130 j85 ， Z c Rc 100 ，得
U max 100 mV ， 最 小 值 为 U min 20 mV ， 邻 近 负 载 的 第 一 电 压 节 点 到 负 载 的 距 离 lmin 0.33 ，求负载阻抗的值。
kh

所以，驻波比为
da

课
后 答
Z L Z C (130 j85) 100 113 j136 Z L Z C (130 j85) 100 481 1132 1362 ( ) 0.3676 4812
（5）已知 l 1.82 , U max 50V , U min 13V , lmin 0.032 , Z C 50 ，求 Z L , Z in ；
U max 50 3.846 ，由圆图得： U min 13
Z L 1.49 j 0.05 ， Z in 0.325 j 0.22
m
U ( z) U e z U 2 e z Z c 1 z I ( z) U1e U 2 e z
射频电路与天线 3_有耗传输线与圆图
1（1-20） 完成下列圆图的基本练习： （1）已知 Z L 0.4 j 0.8 ，求第一个电压波节点和波腹点至负载的距离、线上的 和行波 系数； 解：由圆图得 97