电磁场与微波技术五-七章习题.ppt

5.1 答：波导中的截止波长答：波导中的截止波长是依据判定电磁波能否传输的条件是依据判定电磁波能否传输的条件工作波长工作波长大于截止波长大于截止波长时，时，为虚数为虚数，为一个衰减函数，因此在波导中电磁波为一个衰减函数，因此在波导中电磁波沿其传播方向迅速衰减而无法传播。沿其传播方向迅速衰减而无法传播。小于截止波长时，小于截止波长时，为实数，为实数，为波动因子。为波动因子。定义的波长定义的波长当工作波长当工作波长因此波可以沿着波导进行传播。（因此波可以沿着波导进行传播。（pp158）1.5.3 答答:工作波长工作波长是指波在无限大介质中传播的波长是指波在无限大介质中传播的波长 是根据判定电磁波能否传输的条是根据判定电磁波能否传输的条件定义出的波长。件定义出的波长。截止波长截止波长波导波长波导波长是指波导中某波型相邻两同相位是指波导中某波型相邻两同相位点之间的距离，也叫相波长。点之间的距离，也叫相波长。2.5.12解：解：要使波型能在波导中传输要使波型能在波导中传输 必须为实数必须为实数,即即 截止波长截止波长 和截止频率和截止频率 分别为分别为3.此时波导中只能传播此时波导中只能传播模。模。4.（2）当传输当传输模时，模时，群速度群速度 相波长相波长 书上答案有错误相速度相速度5.解：由题解：由题BJ-100型波导中，型波导中，工作频率为工作频率为10GHz，则工作波长为则工作波长为（1）传输传输模时，模时，（2）由前面的公式可知，工作波长不变，若由前面的公式可知，工作波长不变，若a增加一倍，增加一倍，则则增加一倍为增加一倍为91.44mm；此时相波长；此时相波长=31.78mm6.（3）由公式可知，工作波长不变，若）由公式可知，工作波长不变，若b增大一倍，增大一倍，TE10模截止波长模截止波长，相波长相波长（4）当工作频率为当工作频率为15GHz时，工作波长为时，工作波长为因此波能够在波导中传播。所以此时的因此波能够在波导中传播。所以此时的都不会变都不会变7.5.17 答：由答：由切割电流线的缝隙会影响波的传输，平行电流线切割电流线的缝隙会影响波的传输，平行电流线的缝隙不会影响电流的传播。的缝隙不会影响电流的传播。因此可得，缝隙因此可得，缝隙1，3，5会影响波的传输。会影响波的传输。模的管壁电流分布图可知，模的管壁电流分布图可知，8.5.18 圆波导中圆波导中 模模,模及模及 模各有什么特点？分别模各有什么特点？分别 画出它们在横截面内电磁场分布图。画出它们在横截面内电磁场分布图。解解:(一一)、TE11模模圆波导中圆波导中 模的场分布和矩形波导中模的场分布和矩形波导中 模分布很相似，且模分布很相似，且它的截止波长最长，容易实现单模传输。由于它存在极化简它的截止波长最长，容易实现单模传输。由于它存在极化简并模，所以不宜用来作为远距离传输的工作模式。并模，所以不宜用来作为远距离传输的工作模式。9.(二二)、TE01模模在波导模的电场只存在 分量，且在r=0和R处，。壁上只有磁场的 分量，故在壁上只有 电流，且随着频率的升高而减少，从而 模的波导损耗随频率升高而降低。10.(三)、TM01模 TM01模的场结构图如图所示。由图可见，磁场只有 分量，是具有轴对称分布的圆磁场；电场有Ez分量，在r=0处EZ最大；壁电流只有纵向分量JZ。因此适用于作微波天线馈线旋转铰链的工作模式。由于它具有EZ分量，便于和电子交换能量，可作电子直线加速器中的工作模式。但由于它的管壁电流具有纵向电流，故必须采用抗流结构的连接方式。11.5.21 解：（解：（1）当为）当为模时，模时，当为当为模时，模时，当为当为模时，模时，当为当为模时，模时，12.（2）工作波长为）工作波长为7cm时，可出现时，可出现模模 模模，工作波长为工作波长为3cm时，时，可出现可出现模模，模，模，模，模，TE21模和模和TE31模。模。工作波长为工作波长为6cm时，可出现时，可出现模模模，模，13.（3）当工作波长为）当工作波长为时，时，14.5.26 解：（解：（2）为保证只传输）为保证只传输TEM模，则工作波长为模，则工作波长为所以有所以有则则5.29 解：查表解：查表5.4可知，当可知，当时，时，0.3和和0.4之间，之间，利用式利用式(5.114)可以算出可以算出，所以微带线的宽度为所以微带线的宽度为在在15.补充题：为什么金属波导中不能传播补充题：为什么金属波导中不能传播TEM模模 答：若金属波导内能传播答：若金属波导内能传播TEM波，则在金属波导波，则在金属波导的横截面内存在闭合的磁力线，而根据全电流定的横截面内存在闭合的磁力线，而根据全电流定律，沿此闭合磁力线的积分，应等于磁力线所包律，沿此闭合磁力线的积分，应等于磁力线所包围的传导电流和位移电流之和，而波导内不存在围的传导电流和位移电流之和，而波导内不存在传导电流，若存在位移电流，则波导轴向存在电传导电流，若存在位移电流，则波导轴向存在电场，这与场，这与TEM波矛盾，因此金属波导内不能传播波矛盾，因此金属波导内不能传播TEM模。模。16.6-12 已知二端口网络的散射参量矩阵为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求二端口网络的插入相移 、插入衰减插入衰减L（dB）、电压传输系数）、电压传输系数T及输入驻波比及输入驻波比 。解解：根据插入相移、插入衰减、电压传输系数及输入驻波比的根据插入相移、插入衰减、电压传输系数及输入驻波比的定义，得定义，得 对于可逆网络 17.6.14 解：由已知散射矩阵参量解：由已知散射矩阵参量可知可知网络是互易（可逆）的网络是互易（可逆）的将散射参量代入将散射参量代入网络是有耗的网络是有耗的18.6-15 有一无耗四端口网络，各端口均接以匹配负载，有一无耗四端口网络，各端口均接以匹配负载，已知其散射参量矩阵为已知其散射参量矩阵为当高频功率从当高频功率从 端口输入时，试问端口输入时，试问、端端口的输出功率各为多少？若以口的输出功率各为多少？若以端口归一化输入电压端口归一化输入电压为基准，求各端口的归一化输出电压。为基准，求各端口的归一化输出电压。19.解：表示表示234端口接匹配负载时，端口接匹配负载时，1端口的电压反射系数端口的电压反射系数表示表示234端口接匹配负载时，端口接匹配负载时，1端口至端口至2端口的电压传输系数端口的电压传输系数表示表示234端口接匹配负载时，端口接匹配负载时，1端口至端口至3端口的电压传输系数端口的电压传输系数表示表示234端口接匹配负载时，端口接匹配负载时，1端口至端口至4端口的电压传输系数端口的电压传输系数20.由由(4-2-5)归一化入射波功率和反射波功率的表达式：归一化入射波功率和反射波功率的表达式：(6.17)即为各端口即为各端口归一化输出归一化输出电压。电压。可得21.7.10解：由解：由C=15dB D=24dB求得求得P3=0.316W,P4=0.001WP2=P1-P3-P4=9.683W22.7.15解：由解：由谐振波长为谐振波长为10cm的谐振器尺寸大的谐振器尺寸大23.