最新整理微波技术习题.docx
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最新整理微波技术习题
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？
22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？
2.3传输线长度为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？
3.6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？
3.9为什么波导具有高通滤波器的特性？
3.10TE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。
6.1什么是双极晶体管和场效应晶体管？
各有什么优缺点？
6.2如何判断微波晶体管放大器的稳定性？
6.3设计小信号微波晶体管放大器依据的主要技术指标有哪些？
6.4什么是单向化设计？
单向化设计优点是什么？
6.5什么是混频二极管的净变频损耗？
如何降低这种损耗？
6.6什么是混频二极管的寄生参量损耗？
如何减小这种损耗？
6.7什么是负阻效应？
6.8简述负阻型微波振荡器起振条件、平衡条件和稳定条件？
2.1一根75^的无耗传输线，终端接有阻抗Zl二Rl•jXL
1）欲使线上的电压驻波比等于3,则Rl和Xl有什么关系?
2）若Rl=150门，求XL等于多少？
3）求在第二种情况下，距负载最近的电压最小点位置。
2.2求下图所示电路的输入阻抗。
2.3一根特性阻抗为501、长度为2m的无耗传输线工作于频率200MHz，终端接有阻抗Zl=40•j301，试求其输入阻抗。
2.4考虑一无损耗传输线，1）当负载阻抗Zl=（40-j30）「时，欲使线上驻波比最小，则线的特性阻抗应为多少？
2）求出该最小的驻波比及相应的电压反射系数。
3）确定距负载最
近的电压最小点的位置。
2.5特性阻抗为500的传输线终端接负载时，测得反射系数模=0.2，求线上电压波腹点
和波节点处的输入阻抗。
2.6均匀无损耗传输线终端接负载阻抗Zl时，沿线电压呈行驻波分布，相邻波节点之间的
距离为2cm，靠近终端的第一个电压波节点离终端0.5cm，驻波比为1.5，求终端反射系数。
2.7已知传输线特性阻抗Zo=50门，负载阻抗Zl=10-j20「，用圆图确定终端反射系数
Umin=6V，离终端最近的电压波节点与终端间距离为0.12k，求负载阻抗ZL。
若用短路分
支线进行匹配，求短路分支线的并接位置和分支线的最短长度。
2.9无耗均匀长线的特性阻抗Zo=50门，终端接负载阻抗Zl=86-j66.5「，若用单支
节匹配，试求单支节的长度丨及接入位置d。
2.10证明无耗传输线的负载归一化阻抗Zl、行波系数K和负载到第一个电压波
节点的距离lmin三者之间满足下列关系式：
Zl二兰j
1-jKtgBlmin
2.11均匀无损耗长线终接Zl=100Q,信号频率为1000MHZ时，测得终端电压反射系数的相角2=1800和电压驻波比?
=1.5。
计算终端电压反射系数r2、长线特性阻抗Z0及距终
端最近的一个电压波幅点的距离Imax。
2.12一个感抗为jXL的集中电感可以用一段长度为le的终端短路的传输线等效，试证明其等
效关系为le
}X
arctg（―）（z°为特性阻抗）
2二Z。
2.13一个容抗为jXC的集中电容可以用一段长度为le的终端开路的传输线等效，试证明其
等效关系为le
X
arctg（―）（z°为特性阻抗）
2二Z。
2.14用特性阻抗为600"的短路线代替电感为2X105H的线圈，当信号频率为300MHZ时,问短路线长度为多少？
若用特性阻抗为60^1的开路线代替电容量为0.884pF的电容器，当信号频率为300MHZ时，问开路线长度为多少？
2.15无耗长线的特性阻抗为300i」，当线长度I分别为11='6和l2='3时，计算终端短
路和开路条件下的输入阻抗。
2.16均匀无损耗短路线，其长度如表2.4所列，试用圆图确定传输线始端归一化输入阻抗Zin
及归一化输入导纳Y：
。
2.5所示，试用圆图确定传输线始端归一化输入阻抗
2.17均匀无损耗开路线，其长度如表
Zin及归一化输入导纳Y；。
2.18根据表2.6所给定的负载阻抗归一化值，用圆图确定驻波比'和反射系数模
表2.4
短路线长度
0.182人
0.25九
0.15九
0.62扎
输入阻抗Zin
输入导纳Yin
表2.5
开路线长度
0.182九
0.25扎
0.15九
0.62九
输入阻抗Zin
输入导纳Yin
表2.6
负载阻抗ZL
0.3+j1.3
0.5-j1.6
3.0
0.25
0.45-j1.2
-j2.0
驻波比P
反射系数模卩1
3.1用BJ-100型矩形波导（axb=22.6X10.16mm2）,传输TEio波，终端负载与波导不匹配，
测得波导中相邻两个电场波节点之间的距离为19.88mm,求工作波长■。
3.2BJ-100型矩形波导填充相对介电常数丫=2.1的介质，信号频率为f=10000MHz，求TE10
波的相波长■p和相速度Vp。
3.3矩形波导截面尺寸为axb=72mmx30mm，波导内充满空气，信号源频率为3GHZ，试求：
1）波导中可以传播的模式2）该模式的截止波长\、波数1、波导的波长'p,相速
Vp、群速Vg和波阻抗。
3.4用BJ-32型矩形波导（axb=72.14mmx34.04mm）作馈线，试问：
1）当工作波长为6cm
时，波导中能传输哪些模式？
2）在传输TE10模的矩形波导中，测得相邻两波节点的距离为
10.9cm，求-0及'p;3）当波导中传输工作波长为0=10cm的TE10模时，求\、’p及Vg。
3.5有一无限长的矩形波导，在z>0处填充相对介电常数为；「的介质，其中TE10波的波阻抗用Z02表示，相波长为'p2；在ZV0的区域填充媒质为空气，其中TE10波的波阻抗用Z01表示，相波长为'p1，电磁波由ZV0的区域引入，试证明Z02/Z01=，p2.：
''p1。
3.6媒质为空气的同轴线外导体内直径D=7mm，内导体直径d=3.04mm，要求同轴线只传输
TEM波，问电磁波的最短工作波长为多少？
3.7已知带状线尺寸b=2mm、t=0.1mm、w=1.4mm，介质的>-2.1，求带状线的特性阻抗
Zo及传输TEM容许的最高信号频率。
3.8要求微带线特性阻抗Zo=75,介质的；r=9,基片厚度h=0.8mm,求微带线的宽度
3.9已知工作波长’0=8mm，采用矩形波导尺寸axb=7.112mmx3.556mm的TEio模传输,
D为多少?
现转换到圆波导TE°1模传输，要求两波导中相速度相等，问圆波导直径
3.10当矩形波导工作在TE10模时，试问图上哪些缝会影响波的传输？
Z0
求下图电路的参考面「、T2所确定的网络散射参量矩阵。
题4.5图
量Tn的模之间满足下列关系式匸i二（Tn-1）/Tii。
4.7如下图所示，二端口网络参考面T2接归一化负载阻抗~L。
证明参考面Ti的归一化输入
4.8如图所示的二端口网络，试问:
（1）归一化转移参量矩阵;
（2）什么条件下插入此二端口网络不引起附加反射?
（1）此网络系统的［S］参量矩阵;
（2）
输入端aa的反射系数。
4.11如下图所示，在网络系统中，片、，2分别为一段理想传输线，其特性阻抗为Z01、Z°2，
4.12由参考面T、T2所确定的二端口网络的散射参量为
端传输线相移常数为1。
若参考面T1外移距离11至T；处，求参考面t1、T2所确定的网络的
散射参量矩阵［S'］。
4.13求图示流图从源节点Xi到为的传输量。
4.14微波系统等效电路如下图所示，试计算此系统的插入衰减和插入相移。
题4.14图题4.19图
4.15试求在特性阻抗为5^1的理想传输线上并联一个（50-j50y.的阻抗所引起的插入衰
减。
4.16已知二端口网络的转移参量A11=A22=1，A12=jZ°，A21=0，网络外接传输线特
性阻抗为Z0，求网络输入驻波比?
。
4.17已知一个互易对称无耗二端口网络，输出端接匹配负载，测得网络输入端的反射系数
为r=0.8ej"，试求:
（2）插入相移二、插入衰减L、电压传输系数T和输入驻波比^。
4.18已知二端口网络的散射参量矩阵为
求二端口网络的插入相移、插入衰减、电压传输系数和输入驻波比。
4.19二端口网络如图所示，试求：
（1）Ri、R2满足什么关系时，网络的输入端反射系数为零；
（2）在上述条件下，若使网络的工作衰减为20dB时，Ri、R2各等于多少?
4.20二端口网络中，Zoi=50i】，Z02=100门，并联阻抗为jX（X=50），试求:
（1）散射参量矩阵［S］；
（2）插入衰减、插入相移；
（3）当终端反射系数为「=°.5的负载时，求输入端反
射系数。
题4.20图
5.1已知终端匹配的波导，在其宽边中央插入一个螺钉，在该处测得反射系数为0.4，
求该螺钉的归一化电纳值b。
5.2已知波导宽边a=72.14mm，工作波长"0cm，若用厚度t=2mm的膜片进行
匹配，并且膜片的相对电纳为-0.6，求膜片的尺寸。
5.3证明一个无损、互易和对称的三端口网络能够通过端口3短路使端口I和2得到匹
配。
5.4设有一线性互易无耗的四端口网络，如图5-42所示，它在结构上对O-O'平面对
称，试证明：
只要s1=s33=o,日13=日23，S2式°，s^I式°，则必为定向耦合器。
5.5如图5-43所示的微带不等功率分配器，已知在中心波长时，v-7：
/2，输入端微
带线特性阻抗z°=5W，端口2和端口3均接匹配负载ZL=5如。
若要求P2=R/4，
可以使其散射矩阵S为
5.8微带低通滤波器，给定截止频率fc=1.5GHz,阻带频率fs二2GHz,L&二3dB,
Las_30dB，试确定具有最平插入衰减频率特性的原型滤波器的节数N及各元件的归一化
值，画出电感输入式梯形网络结构图。
5.9用四个开路四分之一波长线谐振器设计一个最平带阻滤波器。
中心频率在3.0到
3.5GHz，带宽15%，阻抗401。
5.10用三个四分之一波长短路线谐振器设计一个带通滤波器，具有一个0.5dB波纹的
等波纹响应，通带从3.0到3.5GHz，阻抗50「。
5.11用■/4开路线构成的传输线谐振器。
如果复数传播常数为:
j,求该谐振器Q值。
5.12如图5-44所示，谐振腔由3.0cm长、1001的空气填充的同轴线构成，一端短路,
一端接电容。
（a）为了在6.0GHz得到最低次谐振，需要多大的电容？
（b）如果与电容平行放置一个10心」电阻，因而引入损耗，试计算Q值。
nw口
图5-44习题5.12
5.13用■/2同轴线式波长计测量波导中的工作波长，已知调谐活塞分别在刻度
h=2cm,J=6.8cm发生谐振，问工作波长为多少？
5.14设计一个3-0/43型同轴腔’0二5cm。
要求单模振荡，确定腔体内外导体的直径和腔长丨；又为了减小腔体长度采用电容负载式。
若内导体长度缩减0.8cm时，求此电容的
大小。
5.15铁氧体属于哪一类磁性材料，其一般特性是什么？
5.16铁氧体的张基导磁率对不同的极化波产生什么现象。
6.1已知两个微波晶体管的S参数为：
（a）&=0.277-590,S21=0.07893°,02=1.9264°,S22=0.848-31°
（b）S11=0.2517O0,S21=0.21030,02=3.7350,S2^0.8&-530
试判断微波晶体管的稳定性，并说明能否进行单向化设计。
6.2要求设计工作频带为1800MHz〜2000MHz单极放大器，输入端和输出端的阻抗均为
50。
6.3何谓振荡器的工作点？
如何判别工作点稳定与否？
6.4试分析混频器电流的频谱？
6.5试考虑对于混频二极管的净变频损耗，如何回收？
6.6举例说明，如何利用图解法分析负阻型微波振荡器的稳定条件？
6.7试分析负阻型振荡器的振荡原理？
参考答案
mRR~
2.11）Xl=±75占[-3（务）2+10（务）-3]
2）XL=96.82“
2.2
（a）-j0.5Z°；（b）：
：
；（c）Z0
2.3
2.4
1）Z°=50」；2）「min=2，-2-
0.333e」90；3）乙=0.125
2.5
“ax=751；Rmin-33.31
2.6
—j0.2
2.7
0.7e』35：
2.8
42.5-j22.5「，0.016'，0.174'
2.9
4=（0.1665-0.05）=0.1165，
l^（0.368-0.25）=0.118
d2=（0.3335-0.05）=0.2835l2=（0.1320.25）=0.382
2.11■-0.2,Z°=150门,lmax
4
丸&
2.14l1,l2:
48
短路：
Zm=jZotg-l^j520'J
215Zin=jZ°tg0l2—j5200
开路:
Zm=-jZ°ctgBl1=-j1730
Zin=-jZ°ctg“2“173」
3.13cm
3.22.32cm,2.32X108m/s
3.31）波导中只能传输TE10模2）\=2a=14.4cm,--45.2,■13.9cm,
Vp=4.17108m/s,vg=2.16108m/s,Z=166.8'-1
3.41）波导中可传输TE10、TE°1、TEn、TE20、TM11；
2）p=21.8cm,'0=12.032cm;
8
3）c=14.43cm,p=13.87cm,Vg=2.16x10m/s
1.58cm
51.76门,51.8GHz
0.32mm
1,3,5
[ZH12
0
-jZ°cot：
l-jZ°/sin'l
[」一-jZ°/sinZ-jZoCot：
l
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.8
4.9
4.10
4.11
S-
co^j（Y2/Y0）sinrjsin^/Y。
[」一]（第+Y2）cosT+j（Y0+¥%/Y））sin日co^+j（Y1/Y0）sinT_
4.14
4+（2bcosPl—b2sinPl）^_（2bcosPl+2sinPl-b2sinBl）
L=10lgarctan
42（cosPl-bsinBl）
4.15L=2.1dB
4.16—2.618
4.17
（1）S^=0.8j,S|2=0.6,S22=
（2）日=0或兀，L=4.44dB,T=±0.6,P=9
（2）L=2.1dB，二-258.70
6.1
（3）
■in
=0.425ej238.74
（a）绝对稳定的；（b）有条件稳定。
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