第二章传输线理论习题讲解
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《微波技术》习题解(一、传输线理论)-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII机械工业出版社《微 波 技 术》(第2版) 董金明 林萍实 邓 晖 编著习 题 解一、 传输线理论1-1 一无耗同轴电缆长10m ,内外导体间的电容为600pF 。
若电缆的一端短路, 另一端接有一脉冲发生器及示波器,测得一个脉冲信号来回一次需0.1s ,求该电缆的特性阻抗Z 0 。
[解] 脉冲信号的传播速度为tlv 2=s /m 102101.010286⨯=⨯⨯=-该电缆的特性阻抗为 00C L Z =00C C L =l C εμ=Cv l=8121021060010⨯⨯⨯=-Ω33.83= 补充题1 写出无耗传输线上电压和电流的瞬时表达式。
[解] (本题应注明z 轴的选法)如图,z 轴的原点选在负载端,指向波源。
根据时谐场传输线方程的通解()()()()()())1()(1..210...21.⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=-=+=+=--z I z I e A e A Z z I z U z U e A e A z U r i zj z j r i zj z j ββββ 。
为传输线的特性阻抗式中02.22.1;;,Z U A U A r i ==:(1),,212.2.的瞬时值为得式设ϕϕj r j i e U U eU U -+==⎪⎩⎪⎨⎧+--++=+-+++=-+-+)()cos()cos([1),()()cos()cos(),(21021A z t U z t U Z t z i V z t U z t U t z u ϕβωϕβωϕβωϕβω1-2 均匀无耗传输线,用聚乙烯(εr =2.25)作电介质。
(1) 对Z 0=300 Ω的平行双导线,导线的半径 r =0.6mm ,求线间距D 。
(2) 对Z 0 =75Ω的同轴线,内导体半径 a =0.6mm ,求外导体半径 b 。
17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1.0>l 的传输线视为长线,将1.0<l 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R 1、分布电感L 1、分布电容C 1、分布电导G 1。
分布电容C 1(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L 1(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R 1(Ω/m )决定于导线材料及导线的截面尺寸。
分布电导G 1(S/m ) 决定于导线周围介质材料的损耗。
当无耗传输线(R 1= 0,G 1= 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0=ab Z 对吗?图(b )中问ab 间的阻抗∞=ab Z 对吗?为什么?答 都不对。
因为由于分布参数效应,传输线上的电压、电流随空间位置变化,使图(a )中ab 间的电压不一定为零,故ab 间的阻抗ab Z 不一定为零;使图(b )中a 点、b 点处的电流不一定为零,故ab 间的阻抗ab Z 不一定为无穷大。
2.4平行双线的直径为2mm ,间距为10cm ,周围介质为空气,求它的分布电感和分布电容。
解 由表2-1-1,L 1=1.84×10-6(H/m ),C 1=6.03×10-12(F/m )2.5写出长线方程的的解的几种基本形式。
长线方程的解的物理意义是什么? 答(1)复数形式18 ()()()z L L z L L I Z U I Z U z U ββj 0j 0e 21e 21--++= ()()()z L L z L L I Z U Z I Z U Z z I ββj 00j 00e 21e 21---+=(2)三角函数形式()z Z I z U z U L L ββsin j cos 0+=()z I z Z U z I L Lββcos sin j+= (3)瞬时形式()()A z t A t z u ϕβω++=cos , ()B z t B ϕβω+-+cos ()()A z t Z A t z i ϕβω++=cos ,0()B z t Z B ϕβω+--cos 0其中,()L L I Z U A 021+=,()L L I Z U B 021-= 物理意义:传输线上的电压、电流以波动的形式存在,合成波等于入射波与反射波的叠加。