习题选解-第5章-微波无源元件

第5章微波无源元件1第5章微波无源元件未解的题：1．（解答）试画出图5-101中微带电路的等效电路。图5-101习题1图2．（解答）如图5-102所示的T型微带电路，间分支线l长多少才能使主线上没有反射？又问分支线l长多少，才能使主线上没有传输？l图5-102习题2图3．（解答）画出图5-103的等效电路。图5-103习题3图10．（解答）有一只04型同轴腔，腔内充以空气，其特性阻抗0100Z，开路端带有电容11102F，采用短路活塞调谐，当调到00.22l时的谐振频率是多少？14．（解答）两端面开路的同轴线谐振器，其长度为5cm，同轴线内充填介质，介质的9r。同轴线内导体半径为1cm，外导体半径为2.5cm。求：(1)谐振器的基波谐振频率（开路端效应忽略）；(2)当谐振器一端面短路，另一端开路时，确定其基波谐振频率。15．（解答）如图5-109所示,一个谐振腔，其无载Q为1000，其与特性阻抗为0Z的无耗传输线耦合，在线上测得谐振时的电压驻波比是2.5。求：此文档最近的更新时间为：2020-6-1119:19:00第5章微波无源元件2（1）腔体的有载Q；（2）当信源入射功率为400mw时，谐振腔所吸收的功率。图5-109习题15图16．（解答）用下列方法画出低通滤波器的结构图：(1)同轴高低阻抗线法；（2）微带高低阻抗线法；（3）微带开、短路短截线法。17．（解答）试证明图5-110为一个J变换器，并求出变换器的输入导纳inY。LLL图5-110习题17图19．（解答）试绘图5-112中滤波器结构的等效电路，并说明它是带通还是带阻滤波器？图5-112习题19图20．（解答）画出图5-113中各滤波器电路的可能的微波结构。J1J2(a)K1(b)K2图5-113习题20图21．（解答）用K、J变换器表示图5-114中的滤波器的等效电路，并说明是什么滤波器？第5章微波无源元件3图5-114习题21图22．（解答）试判别如图5-115所示定向耦合器的耦合端和隔离端。图5-115习题22图23．（解答）如图5-116所示，有一反向定向耦合器。其耦合度为4.8dB，现用于微波测量中改作为合路器。即在适当端口上接入二个微波信号源，其频率分别为1f、2f，在输出端口上获得功率的合路输出。问：(1)用哪两个端口作为信号输入端，哪一个端口作为输出端，哪一个端口接匹配负载？(2)若要求输出端上，1f、2f各输出lmw，问1f、2f输入功率各为多少？(1f、2f信号源接何端口请自定标明）图5-116习题23图24．（解答）试证明两个耦合度k=8.34dB定向耦合器按图5-117所示连接后，可以得到一个3dB定向耦合器。第5章微波无源元件4图5-117习题24图25．（解答）如何利用一个理想的魔T和一个匹配负载这两个元件组成一个定向耦合器？其过渡衰减量是几分贝？方向性如何？26．（解答）写出00、090和0180混合电路的S矩阵。27．（解答）有一无耗二口网络，各口均接以匹配负载，已知其S矩阵为01010010012010jjjjS当高频功率从①口输入时，试间②、③、④口的输出功率以及反射回①口的功率各为多少？若以①回输入波为基准，各口的输出波相位关系是怎样的？28．（解答）如图5-118所示，一支对称的定向耦合器，其方向性为无穷大，耦合度为20dB，用此定向耦合器监视输送到负载LZ的功率，功率计PA读数为8mw，它对臂4产生的驻波比为2.0，功率计PB读数为2mw，它对臂3匹配，求：（1）负载LZ上吸收的功率；（2）臂2上的驻波比。图5-118习题28图29．（解答）如图5-119所示,一个平行耦合微带线定向耦合器在中心频率时的耦合系数为0x，已知②、④口接上反射系数为D的负载，试求其输入端反射系数和输出端的传输系数。若1D，或02/2x输入端反射系数和输出端的传输系数又如何？图5-119习题29图30．（解答）如图5-120所示，写出由二个匹配双T组成的三口电路的S矩阵。第5章微波无源元件5123图5-120习题30图31．（解答）如图5-121所示的双T接头作为测量阻抗的电桥，若11iU，试证明④口输出相对功率为22241144221(1)(1)41pSSS图5-121习题31图32．（解答）写出下列各种理想二口网络的S矩阵：(1)理想衰减器；(2)理想移相器；(3)理想隔离器。33．（解答）有—个三口网络，其S矩阵为00.9950.10.995000.100S问此元件中有无吸收物质？它是一个什么样的微波元件？35．（解答）写出图5-122所示的波导匹配双T和理想环行器组合的电路的S矩阵。图5-122习题35图36．如上述电路中⑤口和②口通过相移为的移相器相连结，求新电路的S矩阵。37．（解答）有一环行器如图5-123(a)所示，环行器的S矩阵为第5章微波无源元件6000S若①口接匹配信号源，②口接匹配负载，③口接短路活塞，图中短路面离③距离为l，今测得21/riUUl关系如图5-123(b)所示，求和的数值。图5-123习题37图第5章微波无源元件7【1解】返回(a)(b)(c)(d)(e)(f)(f)【2解】返回当2l，在连接点看，根据半波重复性，其等效为开路，故100%传输，即无反射；当4l，在连接点看，根据四分之一变换性，其等效为短路，故0传输，即全无反射；不影响，即无反射；【end】【3解】返回【end】【10解】返回00900110060110tan2100tan0.441111.210rads10100tan0.4421119110Hz191MHz2100tan0.44110ljLjZjCLLCfLC【end】【14解】返回半波长：008900min5cm2,230cm23101101GHz0.3grrlllfc四分之一：0min0.5GHzf【end】第5章微波无源元件8【15解】返回以串联谐振为例：000000000000022,2.5,1125003.5500077141110003.5200072861111.5313.573117eeLLLeeLeLLinLinLLQQQQRRRRZRZRZQQQQQQQQQPPP4016000326.5mW4949inP【end】第5章微波无源元件917．试证明图5-110为一个J变换器，并求出变换器的输入导纳inY。图5-110习题17图【17证明】返回查表4-2知：101z查表4-2知：101y101101101011111,1,1110000zzAyyyyzyzyzzjLyjLzyyyyzyzjLjJjLjJ对比得：1JL，所以：2221inLLJYYLY【end】【16解】返回(1)同轴高低阻抗线法；（2）微带高低阻抗线法；（3）微带开、短路短截线法。？？？第5章微波无源元件1019．试绘图5-112中滤波器结构的等效电路，并说明它是带通还是带阻滤波器？图5-112习题19图【19解】返回λ/4λ/4JJJJ它是带阻滤波器！【end】20．画出图5-113中各滤波器电路的可能的微波结构。图5-113习题20图【20解】返回λ/2(a)微带形式（同轴、带状线均可）并联电感耦合滤波器λ/2λ/4λ/4λ/4(b)波导形式1(b)波导形式2【end】第5章微波无源元件1121．用K、J变换器表示图5-114中的滤波器的等效电路，并说明是什么滤波器？图5-114习题21图【21解】返回图a）：为带通滤波器，其等效电路如下图。J01J12J23J34图b）：该电路较为特殊，是带通滤波器，其等效电路如下图，用文字表示。2/4lK变换器K变换器J变换器J变换器谐振器谐振器J变换器【end】第5章微波无源元件1222．试判别如图5-115所示定向耦合器的耦合端和隔离端。图5-115习题22图【22解】返回有个前提是给定输入端！输入端直通端隔离端耦合端输入端隔离端耦合端输入端隔离端耦合端输入端隔离端耦合端直通端直通端如图c的输入端变了，则隔离也不同，如下图：输入端直通端隔离端耦合端输入端隔离端耦合端输入端隔离端耦合端输入端隔离端耦合端直通端直通端耦合端【end】第5章微波无源元件1323．如图5-116所示，有一反向定向耦合器。其耦合度为4.8dB，现用于微波测量中改作为合路器。即在适当端口上接入二个微波信号源，其频率分别为1f、2f，在输出端口上获得功率的合路输出。问：(1)用哪两个端口作为信号输入端，哪一个端口作为输出端，哪一个端口接匹配负载？(2)若要求输出端上，1f、2f各输出lmw，问1f、2f输入功率各为多少？(1f、2f信号源接何端口请自定标明）图5-116习题23图【23解】返回1、3输入，2输出，4匹配。1输入f1，功率为3毫瓦。因耦合度是4.8dB，即3；3输入f2，功率为3/2毫瓦。因1-1/2=2/3；【例5-2】用一个定向耦合器将两个不同频率信号源输出功率叠加输出。【解】按如图5-65所示将两个信号源连接在定向耦合器的两个相互隔离端①口和③口，②口为输出端，④口接匹配负载，设定向耦合器耦合度为10dB，两个信号源的工作频率均在定向耦合器的带宽内。图5-65定向耦合器将两个不同频率信号源输出功率叠加输出因为1410lg10()pCdBp，信号源1耦合到④口功率为410.1PP，输出到②口功率为：'2141110.10.9PPPPPP；因为3210lg10()pCdBp，信号源2输出到②口功率为''230.1PP；②口输出功率为：'''222130.90.1PPPPP【End】第5章微波无源元件1424．试证明两个耦合度k=8.34dB定向耦合器按图5-117所示连接后，可以得到一个3dB定向耦合器。图5-117习题24图[例5-5]证明两只耦合度分别为8.34dB的微带定向耦合器按如图5-74所示串接即可得到一只3dB定向耦合器。【24证明】返回本题的证明必须考虑微带定向耦合器耦合端输出超前直通端输出090，且输入端也超前直通端输出090。设微带定向耦合器输入为901()ojeV，经过第一只定向耦合器后其耦合端输出电压为()AV，直通端输出电压为()BV，因为18.3420lgA，即900.383()ojAeV，210.924()BAV，则00.924()ojBeV。电压A和B进入第二只定向耦合器，电压A在第二只定向耦合器的耦合端和直通端输出分别为()AC和()AD，电压B在第二只定向耦合器的耦合端和直通端输出分别为()BF和()BE，下面分别求出这四个电压：因为()8.3420lgAAC，可求出()0.147AC，则90()0.147ojACe2()()1()AADCV，则0()0.354ojADe同理可求出0()0.354ojBFe，2()()10.854()BBEFV，90()0.854ojBEe第二只定向耦合器的两个输出端分别为：第5章微波无源元件1590()()0.707()ojABCEeV和0()()0.708()ojABDFeV，由此证明了图5-74所示的定向耦合器为3dB定向耦合器。图5-75为由两支3dB定向耦合器与两个放大器组成的平衡放大器，如果图中两个反相放大器的特性相同，根据3dB定向耦合器的特性可以求出该平衡