哈工大微波技术答案.doc
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题解
第一章
1-1微波是频率很高,波长很短的一种无线电波。
微波波段的频率范围为
Hz~Hz,对应的波长范围为1m~0.1mm。
关于波段的划分可分为粗分和细分两种。
粗分为米波波段、分米波波段、厘米波波段、毫米波波段、亚毫米波段等。
细分为…等波段,详见表1-1-2。
1-2简单地说,微波具有下列特点。
(1)频率极高,振荡周期极短,必须考虑系统中的电子惯性、高频趋肤效应、辐射效应及延时效应;
(2)波长极短,“反射”是微波领域中最重要的物理现象之一,因此,匹配问题是微波系统中的一个突出问题。
同时,微波波长与实验设备的尺寸可以比拟,因而必须考虑传输系统的分布参数效应;
(3)微波可穿透电离层,成为“宇宙窗口”;
(4)量子特性显现出来,可用来研究物质的精细结构。
1-3在国防工业方面:
雷达、电子对抗、导航、通信、导弹控制、热核反应控制等都直接需要应用微波技术。
在工农业方面,广泛应用微波技术进行加热和测量。
在科学研究方面,微波技术的应用也很广泛。
例如,利用微波直线加速器对原子结构的研究,利用微波质谱仪对分子精细结构进行研究,机载微波折射仪和微波辐射计对大气参数进行测量等等。
第二章
2-1解∵
∴
2-2解
图(a)的输入阻抗;
图(b)的输入阻抗;
图(c)的输入阻抗;
图(d)的输入阻抗;
其等效电路自绘。
2-3解∵
∵
2-4解
(1)∵
∴
(2)∵
∴
2-5解∵
∴
2-6证明
∵
而
∴
故
2-7证明
而,对应线长为
故
整理得
2-8解
∵
而给定的是感性复阻抗,故第一个出现的是电压腹点,即线应接在此处。
∴
∵
∴
若在电压波节处接线则
∴
2-9解
图(a);;。
图(b);;;;。
图(c);;;。
图(d);;;。
2-10解
因为所以处是电压波腹点,电流波节点。
又因为,所以处是电压波节点,电流波腹点。
由于的分流作用,故。
因为,所以段载行波
题解2-10图
2-11解设负载端的反射系数为,传输线上的驻波比为,输入阻抗为
则
2-12解
段呈行驻波状态
段呈行驻波状态
段呈行波状态
段呈行驻波状态
因为所以点为电压腹点、电流节点。
根据输入端等效电路可求得:
由于段为行波,所以
2-13解
(1)分析工作状态
段终端开路,,,,和为电压腹点、电流节点,距点处为电压节点、电流腹点,线上载驻波。
段设段的输入阻抗为,则段的等效负载
,故线上载行驻波,且点为电压腹点、电流节点,点为电压节点、电流腹点。
,,。
段,故线上载行波。
,,。
段,线上载行波,,,。
段端短路,线上载驻波,,,。
点为电压节点、电流腹点,点为点压腹点,电流节点。
段处总阻抗为三个阻抗的并联:
,,,故,线上载行驻波,处为电压节点、电流腹点,处为电压腹点、电流节点。
,,。
(2)求、沿线分布
将上述各值标绘出来,如图所示
题解2-13图沿线、分布
(3)负载吸收功率
2-14解
(1)为使段处于行波状态,需使处的等效阻抗,因为处可视为短路,
故
再经折合到处的阻抗,为
又经折合到处的阻抗,为
(2)分析工作状态。
求
段呈行波状态,,
段呈驻波状态,,
端为电压节点,电流腹点,
端为电压腹点,电流节点,
段为行驻波,,,
端为电压节点,电流腹点,
端为电压腹点,电流节点,
段为行驻波,,,
端为电压节点,电流腹点,
端为电压腹点,电流节点。
(3)求、
①输入端等效阻抗为
,
②因为点的两段分支完全相同
故有
按上述所求各值绘出沿线、分布曲线如图所示。
题解2-14图沿线、分布
(4)检测电流
2-15解
(1)求驻波系数
,。
等效到点的阻抗为,则点的等效阻抗为
,
于是,点的等效阻抗为
故点的反射系数模为
(2)计算送至负载上的功率
输入端的阻抗为
因传输系统无耗且和不消耗能量,故传送到负载上的功率为
2-16解若处无反射则必须处的输入阻抗等于特性阻抗,即
得
由等式两端实部相等,得
将代入上式,有
2-17解,参阅习题2-7求证公式有
2-18解,
又
2-19解
2-20解;;;,将它们各自代入下列二式中:
即可绘出各自的工作状态如图所示。
题解2-20图工作状态分布图
2-21解,由解得
等效到点为
等效到电源端的阻抗,为
由输入端等效电路可得
经分流后送到段的输入电流及终端电流分别为
∴
2-22解
当时()
2-23解
解得
2-24证明
整理得
将已知数值代入上式,得
整理得
2-25解
(1);在阻抗圆图上找到点,其对应电刻度为0.15,以为半径顺时针旋到电刻度为的点,得
,;
(2)在圆图上找到点,其电刻度为。
由沿等圆逆转至点反转至点读得,;
(3)在圆图上找到所对应的点,其电长度为,以为半径顺时针旋至点,读得
,
(4)在圆图上找到所对应点,其电长度为,再以为半径逆转到点再反转,读得,;
(5)在圆图上找到,的点以为半径旋至正实轴得
(6)在圆图上找到点,其电刻度为,以为半径旋至正实轴得到
,
以为半径旋至的点,即为
题解2-25图
2-26解
(1);
(2)
(3)
在圆图上找到,的交点,电刻度为,以为半径顺时针旋转与单位圆相交于点,读得电刻度为,,故,见图。
(4)
题解2-26图
2-27解
(1)在圆图上找到点以为半径做圆交至实轴得点、并读得
,
所以电压腹点和节点至负载的距离分别为,
(2)在圆图上找到(和两圆之交点),反转即为,其电刻度为。
故 ,
,
(3)圆图上即为电压节点,由沿等圆逆转所得到的点即为,读得,
由沿等圆顺转(实转半周即可)即得,
故
(4)在圆图上以做圆。
由点逆转即可找到,
由顺转得到
故
(5)因,在圆图上找到对应点并做圆。
由起逆转,得到,
故
再由顺转,得到,
故
题解2-27图
2-28解在圆图上找到所对应的点,其电刻度为,再以为半径旋至点,读得
题解2-28图
2-29解
(1),在圆图上找到;
(2)查得。
2-30解,。
由圆图实轴上找到的点,由此沿等圆逆转得到,故
2-31解
(1)因终端接的是感性复阻抗,欲匹配,应利用并联短路支节提供一容性电抗。
这样即可使处的等效阻抗呈纯阻,即,于是
(2)
(3) 若匹配装置放于处,则,这就要求并联短路支节提供一感性电抗。
于是
2-32解
(1)求、、
在圆图上所对应的点,其电刻度为,以为半径做圆交实轴分别为、,读得
(2)
第一个出现极值的是最大电阻,距负载为
(3)
沿等圆以为半径旋至点(),读得
2-33解单螺调配器是以改变螺钉的插入深度和位置达到匹配目的的,其工作原理与单支节匹配器完全一样。
2-34解
(1)在圆图上找到和二圆之交点,电刻度为;
(2)在圆图上连接点和(),以此为直径作圆,此即“辅助圆”。
(3)由沿等圆顺转至,再由沿过该点的电阻圆旋转交“辅助圆”于、;
(4)将“辅助圆”顺时转即到达的单位圆上,和分别落在和上,再由和沿圆旋转至点即得到了匹配。
2-35解,在圆图上找到对应点。
反转得到,其电刻度为。
(1)求、、:
由沿等圆顺转得到,由沿等电导圆旋转交于辅助圆两点,得
,
求得 ,
就是说,第一支节的长度将有两组解。
在圆图上找到、的对应点,其电刻度分别为、,则
(2)求、、:
由、沿各自的等圆顺时针旋转,交于单位圆()得到
,
要求,故
,其电刻度为
,其电刻度为
故得
为使结构紧凑,选长度较短的一组解,即
2-36解若用三支节进行调配,可有下列三种方案。
方案一:
调节,即使,第三支节不起作用,只调、达到匹配目的,这就是前题的情况。
方案二:
调节,使第二支节不起作用,相当于用相距的和支节来调配。
此时的辅助圆位于左半实轴上。
终端导纳归一值的电刻度仍为。
由沿等圆顺转得到:
。
再由沿圆旋转交“辅助圆”于两点,得到
,
于是求得
,
在圆图上找到、对应的电刻度分别为、,则
再由、沿等圆顺转至的单位圆上,得到,。
要求,故
,其电刻度为
,其电刻度为
故得
方案三:
调节,使第一支节不起作用,只用、两支节来调配。
由沿等圆顺转得到,再由沿圆旋转交“辅助圆”于两点,得到
,
于是求得
,其电刻度为
,其电刻度为
则
再由、沿等圆顺转至的单位圆上,得到,。
要求,故
,其电刻度为
,其电刻度为
故得
非物质文化遗产是指各族人民世代传承的,与群众生活密切相关的各种传统文化表现形式和文化空间,包括民俗活动、表演艺术、传统知识和技能以及与之相关的器具、实物、手工制品等