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微波技术与天线（重修学习作业）
教材：《微波技术与天线》（第三版），王新稳，李延平，李萍，电子工业出版社，2011
第一章 传输线理论
　1.1　长线理论
1）了解分布参数电路与传输线方程
2）传输线输入阻抗与反射系数
3）传输线工作状态分析，Smith圆图
4）传输线的阻抗匹配
　1.2　波导与同轴线
1）导波系统一般分析，波导传输线
2）矩形波导，TE10模分析
学习重点：
1）传输线分析与计算，输入阻抗与驻波分析（习题1-7，1-8，1-10，1-45，1-46）
2）阻抗匹配分析与设计；（习题1-21）
3）波导截止模式，矩形波导，TE10模分析；（习题1-25，1-30）
4）矩形波导传输模式与工作参数，矩形波导设计与分析；（习题1-49，1-50）
书本：26页，例1-2；28页，例1-4；40页，例1-10；
第二章 微波网络
　1）了解网络概念，微波元件等效网络；
　2）散射矩阵S；　双端口网络传输散射矩阵，工作特性参数
学习重点： 1）无耗互易网络S参数，
2）S参数测量；（习题2-11，2-17，书本：105-107页）
第三章 微波元件
　1）阻抗匹配与变换元件
　2）定向耦合元件，匹配双T
　3）微波谐振器
学习重点： 1）阻抗匹配；（习题3-2）；矩形谐振器；（习题3-28）
2）定向器（习题3-17）；匹配双T（习题3-21）；
书本：152页，例3-6；
第四章 天线基本理论
1）了解基本振子的辐射场；
2）对称振子的辐射场
3）发射天线的电参数；
4）接收天线理论；自由空间电波传播
学习重点： 1）对称振子方向图（习题4-9）；
2）天线电参数（习题4-20）；电波传播与接收天线理论（习题4-28）
书本：198页，例4-2；199页，例4-3；
一、传输线理论
1-1）均匀无耗传输线特性阻抗50Ω，第一个电压波节点离负载l/8，测得传输线上的电压驻波比为3，求终端的反射系数GL与负载阻抗ZL？
1-2） 已知长度l=1.25l的均匀无耗传输线的特性阻抗Z0=500Ω，终端接负载ZL=（300+j400）Ω，已知传输信号波长l=30cm，求负载反射系数GL？传输线驻波比r？离负载第一个电压波节点距离zmin？输入端阻抗Zin？
1-3）均匀无耗传输线终端接负载阻抗，信号频率时测得终端电压反射系数相位角和电压驻波比。求终端电压反射系数？传输线特性阻抗？第一个电压波腹点离负载的距离zmax？
1-4）特性阻抗Z0的无耗传输线馈电系统如图，信号源由长度为l的传输线连接到一段总长为l终端分别接负载R1与R2的传输线上，信号源内阻Rg=Z0。当接入点在距离R2为l/4的B点，问负载R1与R2应满足什么关系，信号源能输出最大功率？最大输出功率为多少？

1-5）特性阻抗Z0=50Ω无耗传输线如图，负载阻抗ZL=（50-j50）Ω，通过并联短路支节与l/4变换段实现匹配。已知信号频率为3GHz，求并联短路分支线的阻抗Zs？变换段的特性阻抗Z1与长度l？

1-6）如图所示传输线，B支路为特性阻抗Z0长度为λ/4的传输线端接阻抗2Z0的终端；C支路为特性阻抗Z0长度为λ/2的传输线端接阻抗Z0/2的终端；B与C并联在D点连接源阻抗为Z0的信号源。求B支路，C支路与D处的输入阻抗？源端D处的反射系数？
D
B
Z
0
2Z
0
C

Z0/2
Z0
源阻
抗Z0

1-7）矩形波导BJ-100尺寸为a×b=22.86mm×10.16mm，则波长为2cm，3cm，5cm的信号能否在该波导中传输，能传输的信号存在哪些传输波型？问该波导的单模工作波长范围？
（注：）
1-8）矩形波导BJ-100尺寸为a×b=22.86mm×10.16mm，信号频率f=10GHz，求该信号的工作模式与截止波长？主模的波导波长，相移常数，相速，群速，？
（注：；）

二、微波网络与微波元件
2-1）对互易双端口网络，输入端的反射系数为：。用阻抗法测得双端口网络的三个反射系数为, , ；求网络的散射矩阵S？
2-2）设某系统如图所示，双端口网络为无耗互易对称网络，在终端参考面处接匹配负载，测得距参考面距离处为电压波节点，驻波比为2，求该双端口网络的散射矩阵？

[ S]
T1
T2
Z0

Z0

2-3） 一个双端口网络，终端接负载，假设网络参数矩阵S已知；证明其输入端口的反射系数为：。
2-4）如图所示的理想3dB微带混合环耦合器，补齐S散射参数矩阵。假设信号从端口（1）输入，分析其他3个端口的输出信号性质？
2-5）两段阻抗为的同轴线（注：同轴线特性阻抗为：），采用介质套管构成的/4段进行阻抗匹配。已知工作频率为3GHz，求介质的相对介电常数及变换段的长度？
D
d1
d2

2-6） 已知匹配双T的S矩阵为：。当信号从端口（4）E臂输入，其他端口接匹配负载时，分析其他3个端口的输出？如果匹配双T接匹配源，且输入信号，求端口（4）输出信号b4？
2-7） 一个填充空气的矩形谐振腔，其波导横截面尺寸为a×b=2 cm×1 cm，长度为l=2 cm；求该矩阵谐振腔的最低谐振模式，谐振波长λ？
三、天线基本理论
3-1）假设相距20 km的两个微波中继站在空气中进行通信，工作频率为6 GHz；发射功率为100 W，发射天线的有效接收面积为1 m2，接收天线有效接收面积0.01 m2。写出有效接收面积与方向系数的关系式？求发射与接收天线的方向系数Dt与Dr？接收天线的最大接收功率？
3-2）已知某天线的发射功率为540π (W)，频率为3 GHz；天线的有效接收面积为，求最大辐射方向上r =60 km处P点的电场强度和功率密度？在P点用方向性系数D=144的接收天线对准接收，求接收天线的有效接收面积与接收功率？
3-3） 写出电基本振子与半波对称振子天线的E面方向函数F(θ, φ)？并给出电基本振子与半波对称振子天线E面方向函数的半功率波瓣宽度HPBW与方向系数D？
3-4） 设计一个适用于450 MHz的半波对称振子天线（忽略天线终端效应的影响）的长度？给出该天线E面方向函数F(θ)与H面方向函数F(φ)？
3-5）假设在相距20 km的两个微波中继站之间进行通信，收发天线的增益均为20 dB（注：设天线效率），工作频率为900 MHz；发射功率为5 W，假设电波在自由空间中传播。求接收天线的有效接收面积？接收站的最大接收功率？
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