微波技术与天线傅文斌课后答案

“微波技术与天线”课程学习资料

第2章 微波传输线

2.1什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。

答 长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将l?0.1的传输线视为长线，将

l?0.1的传输线视为短线。例如，以几何长度为1m的平行双线为例，当传输50Hz的交流电时是短

线，当传输300MHz的微波时是长线。

2.2传输线的分布参数有哪些？分布参数分别与哪些因素有关？当无耗传输线的长度或工作频率改变时分布参数是否变化？

答 长线的分布参数一般有四个：分布电阻R1、分布电感L1、分布电容C1、分布电导G1。 分布电容C1(F/m)决定于导线截面尺寸，线间距及介质的介电常数。分布电感L1(H/m)决定于导线截面尺寸，线间距及介质的磁导率。分布电阻R1(Ω/m)决定于导线材料及导线的截面尺寸。分布电导G1(S/m) 决定于导线周围介质材料的损耗。

当无耗传输线（R1= 0，G1= 0）的长度或工作频率改变时，分布参数不变。

2.3传输线电路如图所示。问：图（a）中ab间的阻抗Zab?0对吗？图（b）中问ab间的阻抗

Zab??对吗？为什么？

a a b λ/8 a) b λ/8 b) 题2.3图 答 都不对。因为由于分布参数效应，传

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第2章 微波传输线

2.1什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。

答 长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将l?0.1的传输线视为长线，将

l?0.1的传输线视为短线。例如，以几何长度为1m的平行双线为例，当传输50Hz的交流电时是短

线，当传输300MHz的微波时是长线。

2.2传输线的分布参数有哪些？分布参数分别与哪些因素有关？当无耗传输线的长度或工作频率改变时分布参数是否变化？

答 长线的分布参数一般有四个：分布电阻R1、分布电感L1、分布电容C1、分布电导G1。 分布电容C1(F/m)决定于导线截面尺寸，线间距及介质的介电常数。分布电感L1(H/m)决定于导线截面尺寸，线间距及介质的磁导率。分布电阻R1(Ω/m)决定于导线材料及导线的截面尺寸。分布电导G1(S/m) 决定于导线周围介质材料的损耗。

当无耗传输线（R1= 0，G1= 0）的长度或工作频率改变时，分布参数不变。

2.3传输线电路如图所示。问：图（a）中ab间的阻抗Zab?0对吗？图（b）中问ab间的阻抗

Zab??对吗？为什么？

a a b λ/8 a) b λ/8 b) 题2.3图 答 都不对。因为由于分布参数效应，传

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第3章 规则波导和空腔谐振器

3.1什么是规则波导？它对实际的波导有哪些简化？

答 规则波导是对实际波导的简化。简化条件是：（1）波导壁为理想导体表面（???）；从而可以利用理想导体边界条件；（2）波导被均匀填充（?、?为常量）；从而可利用最简单的波动方程；（3）波导内无自由电荷（??0）和传导电流（J?0）；从而可利用最简单的齐次波动方程；（4）波导沿纵向无限长，且截面形状不变。从而可利用纵向场法。

3.2纵向场法的主要步骤是什么？以矩形波导为例说明它对问题的分析过程有哪些简化？ 答 纵向场法的主要步骤是：（1）写出纵向场方程和边界条件（边值问题），（2）运用分离变量法求纵向场方程的通解，（3）利用边界条件求纵向场方程的特解，（4）导出横向场与纵向场的关系，从而写出波导的一般解，（5）讨论波导中场的特性。

运用纵向场法只需解1个标量波动方程，从而避免了解5个标量波动方程。

3.3什么是波导内的波型（模式）？它们是怎样分类和表示的？各符号代表什么物理意义？ 答 运用纵向场法得到的解称为波导内的波型（模式）。分为横电模和横磁模两大类，表示为TEmn模和TMmn模，其中TE表示横电模，即Ez?0，TM表示横磁

微波技术与天线

班级：姓名： 学号：

绪论

微波、天线、与电波传播是无线电技术的一个重要组成部分，他们三者研究的对象和目的有所不同。微波主要研究如何导引电磁波在微波传输系统中的有效传输，它的特点是希望电磁波按一定要求沿微波传输系统无辐射地传输，对传输系统而言，辐射是一种能量的损耗。天线的任务则是将导行波变换为向空间定向辐射的电磁波，或将在空间传播的电磁波变为微波设备中的导行波，因此天线有两个基本作用：一个是有效地辐射或接收电磁波，另一个是把无线电波能量转换为导行波能量。电波传播则是分析和研究电波在空间的传播方向和特点。微波、天线与电波传播三者的共同基础是电磁场理论，三者都是电磁场在不同边值条件下的应用。

微波技术主要研究引导电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输，它希望电磁波按一定要求沿传输系统无辐射地传输。微波是电磁波中介于超短波了红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段，其频率范围从300MHz至3000GHz。微波具有似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗干扰特性。除了上述特性外，它还有以下特点：1、视距传播特性2、分布参数的不确定性3、电磁兼容与电磁环境污染。

天线是将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波，或将空间的电磁

微波技术与天线复习大纲 绪论 一、基本概念

1、 什么是微波，微波的波段如何划分？

答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHz到3000GHz，波长从0.1mm到1m。

通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。 2、微波有何特点及特性？

答：似光性；穿透性；宽频带特性；热效应性；散射性；抗低频干扰性；视距传播性；分布参数的不确定性；电磁兼容和电磁环境污染。

第一章 均匀传输线理论 一、基本概念

1、 什么是微波传输线（或导波系统）？

答：微波传输线（或导波系统）是用以传输信息和能量的各种形式的传输系统的总称。它的作用是引导电磁波沿一定的方向传输，因此又称为导波系统，它所引导的电磁波称为导行波。

2、 什么是均匀传输线，它是如何分类的？

答：截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统成为规则导波系统或均匀传输线。 可大致分为三种类型：

（1）双导体传输线（或TEM波传输线）；由两根或两根以上的平行导体构成，主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波，所以又称为TEM波传输线。

（2）波导：均匀填充介质的金属波导管，主要包括矩形波导，圆波导、

1、证明?(z)?Zl?Z0?j2?z?的周期为。 e2Zl?Z0)Zl?Z0?j2?(z??Z?Z0?j2?z?j??2解：?(z+)? 由??=2? e?lee2Zl?Z0Zl?Z0?Z?Z0?j2?zZ?Z0?j2?z??(z+)?le(cos2??jsin2?)?le??(z) 得证

2Zl?Z0Zl?Z0

2、证明Zin(z)?Z0Zl?jZ0tan?z?的周期为。

2Z0?jZltan?zZl?jZ0tan?(z?)Zl?jZ0tan(?z?)?22解：Zin(z?)?Z0 由??=2? ?Z0???2Z0?jZltan?(z?)Z0?jZltan(?z?)22Z?jZ0tan(?z??)Z?jZ0tan?z?Zin(z?)?Z0l?Z0l?Zin(z) 得证

2Z0?jZltan(?z??)Z0?jZltan?z???

3、设一特性阻抗为50欧姆的均匀传输线终端接负载Rl?100?,求终端反射系数

?l。在离负载0.2?、0.25?、0.5?处的输入阻抗和反射系数分别为多少？ 解：?l=Zl?Z0100?501??

Zl?Z0100?503由公式?(z)??le?j2?z Zin(z)?Z01??(z) 将已知条件带

实 验 报 告

实验课程： 微波技术与天线实验 学生姓名： 学 号：

专业班级：

2013年 6 月 20 日

目录

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

实验二 微波波导波长、频率的测量、分析和计算

实验三 微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算

实验四 微波网络参数的测量、分析和计算

南昌大学实验报告

学生姓名： 学 号： 专业班级：

√验证□综合□设计□创新 实验日期： 2012.06.17 实验成绩： 实验类型：□

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

一、实验目的 ：

（1） 熟悉基本微波测量仪器； （2） 了解各种常用微波元器件； （3） 学会功率的测量。 二、实验内容：

1、基本微波测量仪器

微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试

微波技术与天线复习大纲 绪论 一、基本概念

1、 什么是微波，微波的波段如何划分？

答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHz到3000GHz，波长从0.1mm到1m。

通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。 2、微波有何特点及特性？

答：似光性；穿透性；宽频带特性；热效应性；散射性；抗低频干扰性；视距传播性；分布参数的不确定性；电磁兼容和电磁环境污染。

第一章 均匀传输线理论 一、基本概念

1、 什么是微波传输线（或导波系统）？

答：微波传输线（或导波系统）是用以传输信息和能量的各种形式的传输系统的总称。它的作用是引导电磁波沿一定的方向传输，因此又称为导波系统，它所引导的电磁波称为导行波。

2、 什么是均匀传输线，它是如何分类的？

答：截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统成为规则导波系统或均匀传输线。 可大致分为三种类型：

（1）双导体传输线（或TEM波传输线）；由两根或两根以上的平行导体构成，主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波，所以又称为TEM波传输线。

（2）波导：均匀填充介质的金属波导管，主要包括矩形波导，圆波导、

微波技术与天线实验报告

专业： 班级： 姓名： 学号：

1

微波技术与天线实验

实验一: 利用matlab绘制电基本阵子E面方向图和空间立体方向图。 1、绘制电基本振子E平面方向图： 程序：sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);

fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)'; f=abs(sin(sita)); fmax=max(max(f)); a=linspace(0,2*pi); f=sin(a);

subplot(1,1,1),polar(a,abs(f)); title('电基本振子E平面');

图1-1电基本振子E平面

2、绘制电基本振子空间立体方向图: 程序：sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);

fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)'; f=abs(sin(sita)); fmax=max(max(f));

[x,y,z]=sph2cart(fai,pi/2-sita,f/fmax);

2

subplot(1,1,1),mesh(x,y,z);

axis([-1 1 -1 1 -1 1]);title('电基本振子空间主体

实 验 报 告

实验课程：学生姓名：学 号：专业班级：

微波技术与天线

2011年 6月3日

目 录

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

实验二 微波波导波长、频率的测量、分析和计算

实验三 微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算

实验四 微波网络参数的测量、分析和计算

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

一、实验目的 ：

（1） 熟悉基本微波测量仪器； （2） 了解各种常用微波元器件； （3） 学会功率的测量。 二、实验内容：

1、基本微波测量仪器

微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试技术。它主要包括

微波信号特性测量和微波网络参数测量。

微波信号特性参量主要包括：微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等。微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。

测量的方法有：点频测量、扫频测量和时域测量三大类。所谓点频测量是信号只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在