哈工大微波技术12章答案

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8103⨯Hz~12103⨯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Ka K Ku X C S L UHF 、、、、、、、…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 ∵01011Z Z Z Z +-=Γ ∴)(82.811Ω=Z2-2 解图（a ）的输入阻抗021Z Z ab =； 图（b ）的输入阻抗0Z Z ab =；图（c ）的输入阻抗0Z Z ab =；图（d ）的输入阻抗052Z Z ab =； 其等效电路自绘。

2-3 解 ∵01011Z Z Z Z +-=Γ ∵e j j 4121)1(21π=+=Γ 2-4 解（1） ∵e j Z Z Z Z 40101122π=+-=Γ ∴83.511ρ11=Γ-Γ+= （2） ∵π2 =l β∴e e j l -j l 4π) β2(11022=Γ=Γϕ 2-5 解 ∵ljZ Z l jZ Z Z Z tg βtg β10010++= ∴)(39.673.8Ω+=j Z in)(24.6009.2201Ω+=j Z)(1005003Ω+=j Z2-6 证明∵)(00ββe e lj l j U U Γ+=-+ )(00ββ0e e l j l j Z U I Γ-=-+ 而I Z E I Z E U g 0-=-=∴e U E l j 0β2-+= 故2EU =+2-7 证明lZ j l j Z l jZ Z l jZ Z Z in tg β1tg βtg βtg β111001++=++= 而 ρ11min =Z ，对应线长为1min l 故 1min 11min 1tg β1tg βρ1l Z j l j Z ++= 整理得 1min 1min 1tg βρρtgβ1l j l j Z --=2-8 解 ∵38.001011=+-=ΓZ Z Z Z而给定的1Z 是感性复阻抗，故第一个出现的是电压腹点，即λ/4线应接在此处。

∴ρ50ρ001==Z Z ∵23.211ρ11=Γ-Γ+=∴)(7.7401Ω=Z︒-=Γ=7.68tg φ1-10.29(m)λφ/4π1max ==d若在电压波节处接4/λ线则m)(04.14λ1max 1min =+'='d d ∴)(334ρ001Ω==Z Z 2-9 解图（a ）0=Γc ；31-=Γb ；31=Γa 。

图（b ）51-=Γd ；31=Γc ；31-=Γe ；0=Γb ；0=Γa 。

图（c ）0=Γc ；0=Γd ；31-=Γb ；31-=Γa 。

图（d ）1-=Γc ；0=Γd ；0=Γb ；0=Γa 。

2-10 解 00101=+-=ΓZ R Z R c )(5.372//121Ω===R R R Z b 3100-=+-=ΓZ Z Z Z b b b 31) β2(=Γ=Γ-e l r j b a ϕ )(150Ω=a Z因为0Z Z a >所以a 处是电压波腹点，电流波节点。

)A (94min =+==a i a R R E I I )V (3200min max ===a a Z I U U 又因为0Z Z b <，所以b 处是电压波节点，电流波腹点。

)A (98max ==I I b )V (3100min==U U b 由于2R 的分流作用，故)A (9421==b bc b I I 。

因为01Z R =，所以bc 段载行波 )V (3100=c U )A (94=c I 题解2-10图2-11 解 设负载端的反射系数为 1Γ，传输线上的驻波比为ρ，输入阻抗为in Z则 e j Z Z Z Z 60101154.0π=+-=Γ 54.01=Γ 35.311ρ11=Γ-Γ+= )(4.54604.384tg βtg β10010Ω-=++=j ljZ Z l jZ Z Z Z in 2-12 解 310101=+-=ΓZ Z Z Z d dc 段呈行驻波状态 021Z Z c =3100-=+-=ΓZ Z Z Z c c c bc 段呈行驻波状态2bd ρ=0=Γebe 段呈行波状态 032//Z Z Z Z b b b ='''= 2.0-=Γbab 段呈行驻波状态 0023/2Z Z Z Z b a == 因为c a Z Z >所以a 点为电压腹点、电流节点。

根据输入端等效电路可求得： )A (152min =+==a g m a R R E I I )V (60max ===a a a I Z U U由于be 段为行波，所以b e U U =5.1 - 11b b ab ρ=ΓΓ+=)V (405.1/60/ρmax min ====ab b U U U)A (51min max ===I ρI I ab b)V (40==e b U U)A (1521==Z U I e e)V (2040==bd e ρU)V (4020==d d ρU)A (067.0302040=⨯=d I )A (14.0=e I2-13 解（1）分析工作状态de 段 终端开路，1=Γe ，0=de K ，∞=de ρ，e 和d 为电压腹点、电流节点，距e 点4/λ处为电压节点、电流腹点，线上载驻波。

cd 段 设de 段的输入阻抗为∞='dZ ，则cd 段的等效负载)(225//22Ω=='=Z Z Z Z d d 01Z >，故线上载行驻波，且d 点为电压腹点、电流节点，c 点为电压节点、电流腹点。

31=Γd ，5.0=cd K ，2=cd ρ。

bc 段 0201)(100/Z Z Z Z d c =Ω==，故线上载行波。

0=Γc ，1=bc K ，1=bc ρ。

bf 段 01Z Z =，线上载行波，0=Γf ，1=bf K ，1=bf ρ。

bg 段 g 端短路，线上载驻波，1-=Γg ，0=bg K ，∞=bg ρ。

g 点为电压节点、电流腹点，b 点为点压腹点，电流节点。

ab 段 b 处总阻抗b Z 为三个阻抗的并联：0Z Z b='，0Z Z b =''，∞='''b Z ，故)(50210Ω==Z Z b ，线上载行驻波，b 处为电压节点、电流腹点，a 处为电压腹点、电流节点。

31=Γb ，5.0=ab K ，2=ab ρ。

（2） 求U 、I 沿线分布)(20020Ω==ba Z Z Z )A (61min =+==∴a g g ab a Z Z U I I )V (3100max =⋅==a a ab a Z I U U bf b bc b ab ab ab b I I ρI I I +==⋅==)A (31min max )V (350/max min ===ab ab ab b ρU U U)A (61='=b b bc b Z U I)A (61=''=b b bf b Z U I)V (350==b f U U )V (350max ===b bg bg b U U U)A (0min ==bg bg b I I)A (61/0max max ===Z U I I bg bg g max )A (61cd bc b bc c I I I === min )V (350cd b bc c U U U === )A (121/max min ===cd cg cd cd g ρI I I )V (3100min max ===cd cd cd cd d ρU U Ude e de de d I I I ===0min e cd d de de d U U U U ====)V (3100max)A (31/0max max ==Z U I de de 0min =de U 将上述各值标绘出来，如图所示题解2-13图 沿线U 、I 分布（3） 负载吸收功率 )W (39.1211==f f I U P )W (24.1)1(2122≈Γ-⋅=d cdd cd d I U P 2-14 解（1）为使ab 段处于行波状态，需使b 处的等效阻抗0Z Z b =，因为d d '处可视为短路，4/2λl = 故 )(1002///011Ω===∞=Z R R Z d再经4/1λl =折合到b 处的阻抗，为)(4002/020Ω==='Z Z Z Z d b又经4/3λl =折合到b 处的阻抗，为220/R Z Z b='' 0/Z Z Z Z b bb ='''= )(1002/02Ω==Z R（2） 分析工作状态。

求ρab 段呈行波状态，1=ab ρ，cd 段呈驻波状态，∞=cd ρ，d 端为电压节点0min =U ，电流腹点max I ，c 端为电压腹点max "c U ，电流节点0min ='cI ， bc 段为行驻波，310101=+-=ΓZ R Z R c ，2=bc ρ， c 端为电压节点min cU '，电流腹点max c I '， b 端为电压腹点max b U ，电流节点min bI '， be 段为行驻波，31=Γe ，2=be ρ， e 端为电压节点min e U ，电流腹点max e I ，b 端为电压腹点max bU ''，电流节点min b I ''。

（3） 求U 、I① 输入端等效阻抗为)(2000Ω==Z Z in)A (2.0=+=ing m a Z R E I ，)V (40=⋅=in a a Z I U ② 因为b 点的两段分支完全相同故有 min min )A (1.021b a bI I I '==='' )V (40max max ==''='a b b U U U)A (2.0min max ='='b bc c I ρI max max min )V (20cbc b c U ρU U ''=='=')A (2.0min max =''=bc b e ρI I )V (20max min =''=be b c ρU U)A (1.00max max =''==Z U I I c d 0=d U 按上述所求各值绘出沿线U 、I 分布曲线如图所示。