1、 0-1 什么是微波?
解:微波是无线电波中波长最短的电磁波,它包括从1m~0.1mm的波长范围,其相应的频率范围从300MHZ~3000GHZ。
0-2 微波有哪些特点?
解:1. 频率高。通信系统中相对带宽Δf/f通常为一定值,所以频率f越高,越容易实现更大的带宽Δf,从而信息的容量就越大。
2. 波长短。RF/MW的波长与自然界大部分的物体尺寸相比拟。天线与RF电路的特性是与其电尺寸l/λ相关的。在保持特性不变的前提下,波长λ越短,天线和电路的尺寸l就越小,因此,波长短有利于电路与系统的小型化。
3. 大气窗口。地球大气层中的电离层对大部分无线电波呈反射状态(短波传
2、播的原理),但在MW波段存在若干窗口。因此,卫星通信、射频天文通常采用微波波段。
4. 分子谐振。各种分子、原子和原子核的谐振都发生在MW波段,这使得微波在基础科学、医学、遥感和加热等领域有独特的应用。
1-1 何谓“长线”,何谓“短线”?
解:导线为长线和短线,长线和短线是相对于波长而言。所谓长线是指传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值(即电长度)大于或接近于1,反之称为短线。RF/MW 导线(传输线)称为长线,传统的电路理论不适合长线。
1-12 有一无耗传输线,特性阻抗,负载阻抗,试求距离终端为和处的输入阻抗。
解:
1-15 无耗线的特性电阻,接
3、至的负载。工作波长。求(1)在离开负载的25cm处的阻抗;(2)线上的驻波比;(3)如线上最高电压为1kV,求负载功率。
解:(1)已知,,,得
rad/m
所以,在离开负载的25cm处的阻抗为
(2)反射系数为
所以,驻波比为
(3)无耗线上各点输入功率相同,因此在电压波腹点(既最高电压为1Kv的点)处的功率与负载处功率相同,在电压波腹点:
功率为:
所以,负载的功率也为4630W。
1-16 已知一传输线的特性阻抗。用测量线测得传输线上驻波电压最大值为,最小值为,邻近负载的第一电压节点到负载的距离,求负载阻抗的值。
解:驻波比
4、所以
由第一个电压最小点距终端的距离为:
解得
因为
所以
1-24 传播常数为的传输线,终端阻抗为,线的特性阻抗为,当线的长度为l时,证明其输入端的阻抗为
证明:传输线上任意一点的电压和电流为:
(1)
在z=0处,即负载端
(2)
由(2)式可以推出:
(3)
又因为
将(3)带入上式化简得:
当距负载距离为l时,既z=-l时
即证
1-28 对一段
5、传输线,测出它在开路状态和短路状态之下的输入阻抗分别为和,试证明传输线的特性阻抗可由下式求出:
证明:根据负载开短路时的输入阻抗
由此得
所以
即证
1-20 完成下列圆图的基本练习:
(1)已知,求第一个电压波节点和波腹点至负载的距离、线上的ρ和行波系数;
解:由圆图得,对应的电长度l=0.115,所以,第一个波腹点距负载lmax=0.25-0.115=0.135,第一个波节点距负载lmin=lmax+0.25=0.385,线上的ρ=4.3,行波系数Tr =1/ρ=0.2326。
(2)已知,求第一个电压波节点和波腹点至负载的距离和线上的驻波
6、比;
解:由圆图找到对应的点A,沿着等驻波比圆旋转180°到B点,得到B点对应的电长度l=0.19,所以,第一个波腹点距负载lmax=0.25-0.19=0.06,第一个波节点距负载lmin=lmax+0.25=0.31,线上的驻波比ρ=5.7。
(3)已知,求;
解:作等驻波比圆,与左半实轴交点A,从A绕等驻波比圆逆时钟旋转l=0.32到点B,B点对应值为,从B点顺时针旋转电长度1.29到C点,对应值为。得,。
1-21 用测量线测得传输线上驻波比ρ=2,终端驻波相位lmin=0.3λ。用圆图求终端电压反射系数和终端负载阻抗ZL。特征阻抗Zc=75Ω。
解:作图步骤:
1. 画出ρ=2的等驻波比圆;
2. 将Umin线段逆时针转动lmin=0.3,得OA线段
3. OA线段与ρ=2圆交于B点
4. 读B点坐标,得1.5+j0.66
5.
6.
7.