微波技术基础期末试题二与参考答案

《微波技术基础》期末试题二与参考答案一．填空（共20分，每小题1分）1．从传输线方程看，传输线上任一点处的电压和电流都等以该处相应的入射波和反射波的叠加。2．终端短路的传输线的输入阻抗等于jZctgβl，终端开路的传输线的输入阻抗等于-jZcctgβl。3．电磁波的波长和频率满足λλc或ffc条件才能在波导中传输。4.圆波导的三种主要工作模式TE11、TE01、TM01。5.无耗网络的Z和Y参数是纯虚数，A参数的A11、和A22是实数。6.微波网络的工作特性参量有电压传输系数T、插入衰减A插入相移θ、输入驻波比ρ。7．分支调配器可调电纳范围−∞~+∞，螺钉调配器可调容性电纳范围0~+∞。8.微波谐振器有那两个主要功能储能、选频。二．（10分）空气填充的同轴线，外导体半径b内导体半径a之比为2.3，求同轴线的特性阻抗；如果保持特性阻抗不变，但求填充介质的25.2r，1r，求此时的b/a等于多少？解：特性阻抗60lnln2crUbZbIaa当填充空气时，可得Zc=50Ω1当填充25.2r，1r的介质时，如要保证特性阻抗不变，则60ln50crbZa解得ba=3.49三．（20分）传输线电路如图所示，其已知。试求：（1）输入阻抗；（2）a、b、c、d各点的反射系数；（3）ab、bc、cd各段的电压驻波比。0ZinZZ0Z0Z1=2Z02Z0λ/4λ/4λ/2abcdZin解：（1）c点的输入阻抗200024cZZZZb点的输入阻抗00000424423bZZZZZZa点的输入阻抗20003443inZZZZ（2）d点的反射系数00002123dZZZZc点的反射系数00004345cZZZZ2b点的反射系数0000413473bZZZZa点的反射系数0000314374aZZZZ（3）1413babb，141cbcc，121dcdd四．（共20分，每小题10分）圆图完成（要求写清必要步骤）1．在特性阻抗5000Z的无耗传输线上，测得VU100max，VU20min，第一个电压波节点距终端15.0，求负载阻抗及负载导纳。LZLY解：1.求驻波比maxmin5UUρ=5的等驻波系数圆与波节点的轨迹OC轴交于A点。由于第一个电压波节点距终端15.0，因此从A点出发，沿ρ=5的等驻波系数圆，逆时针（向负载方向）旋转0.15个电长度增量，得到B点（负载点）。从Smith圆图读出负载点的归一化阻抗为0.541.25LZj负载阻抗0270625LLZZZj3由负载点（B点）沿ρ=5的等驻波系数圆旋转180o，得到C点，可读出负载的归一化导纳为0.30.68LYj负载导纳00.000660.00136LLYYZj2．已知传输线的特性阻抗为50Ω，终端接阻抗为7525jZL的负载，采用并联单支节匹配，确定支节的位置d和长度l。解：负载阻抗归一化00.51.5LLZZZjj在阻抗圆图上找到负载对应的A点，沿等驻波系数圆旋转180o，得到B点，可读出负载的归一化导纳为0.220.6LY过B点的等驻波系数圆与相交于E点和E’点，E点和E’点的导纳为，B点、E点和E’点的电长度分别为0.412、0.192和0.308。因此支节接入位置为d1G12.2j1=(0.192+0.5-0.412)=0.28λ和d1=(0.308+0.5-0.412)=0.396λ。为了抵消E点和E’点中的电纳，截短线的归一化电纳为。由短路点D点，沿ρ=∞圆顺时针转到的F点和F‘点。D点、F点和F‘点的电长度分别为0.25、0.318和0.182，因此支节线长度:2.2j2.2jE点接入l1=(0.318-0.25)λ=0.068λE’点接入l2=(0.182+0.5-0.25)λ=0.432λ。五．（10分）矩形波导的尺寸为宽边mma86.22，窄边mmb16.10，波导中传输TE10模，工作波长为cm3。求：（1）gpvC,,；（2）若波导窄边尺寸增加一倍，上述参量如何变化？4解：1）TE10模的截止波长2Ca=22.86*2=45.72mm=4.572cm823.97610/1pcvvms23.9761gccm2）窄边尺寸增大一倍，传输的模式不变，因此上述参量不发生变化。六．（10分）一微波元件的等效网络如图所示，利用网络级联方法计算当理想传输线为何值时，网络不引起反射。解：将等效网络分解为3个网络的级联，归一化传输矩阵分别为1cossinsincosjjA，02101jXZA和30101jBZA整个网络的归一化传输矩阵分别为0012300coscoscossinsinsinsinsincoscosjXBBZjZXjjXBBZZA=AAA要想网络不引起反射，则S11=0，由S矩阵与A矩阵的关系可得111221221111122122AAAASAAAA解得5200200tan()tan()BXZBZXarcorarcBXZXBZ七．（10分）写出匹配双T的S矩阵，分析4个端口的匹配、隔离、平分特性；并求当1、2端口反相输入时，各个端口的输出为多少？解：匹配双T的S矩阵为001100111110021100S匹配特性：如果3、4端口匹配，则1、2端口自动匹配隔离特性：由S12=S21=0，可知1、2端口隔离，同理，由S34=S43=0，可知3、4端口隔离，平分特性：由S31=S41=12，可知当信号从端口1输入，则3、4端口同相等分输出；由S32=-12，S42=12，可知当信号从端口2输入，则3、4端口反相等分输出。2）由，根据S矩阵，可得1iUU2i10oU，20oU，312oiUU，40oU即当1、2端口反相输入时，1、2端口的输出为零，3端口有“和”输出，4端口为零输出。6