習(xí)題選解第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ).doc

WORD格式可編輯第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)此文檔最近的更新時(shí)間為：2019-6-3019:49:00第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4.5 習(xí)題【1】為什么說(shuō)微波網(wǎng)絡(luò)方法是研究微波電路的重要手段？微波網(wǎng)絡(luò)與低頻網(wǎng)絡(luò)相比較有哪些異同點(diǎn)？【2】表征微波網(wǎng)絡(luò)的參量有哪幾種？分別說(shuō)明它們的意義、特征及其相互間的關(guān)系?！?】二端口微波網(wǎng)絡(luò)的主要工作特性參量有哪些？它們與網(wǎng)絡(luò)參量有何關(guān)系？【4】求圖4-17所示電路的歸一化轉(zhuǎn)移矩陣。圖4-17習(xí)題4圖Z0(a)其【解】同例4-9見(jiàn)教材PP95求圖4-9長(zhǎng)度為的均勻傳輸線段的A和S。圖4-9長(zhǎng)度為的均勻傳輸線段【解】：從定義出發(fā)求參數(shù)，定義為：UAUAI1112122IAUAI1212222先確定A矩陣。當(dāng)端口(2)開(kāi)路（即I20）時(shí)，T2面為電壓波腹點(diǎn)，令U2Um，則UmjjU1eeUcos，且此時(shí)端口(1)的輸入阻抗為Zin1jZ0cot。m2由A矩陣的定義得：A11U1U20I2cos，IU/ZUcossin11in1mAj21UUjZcotUZ20200mI21專業(yè)知識(shí) 整理分享第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)UUmm當(dāng)端口(2)短路（即U20）時(shí)，T2面為電壓波節(jié)點(diǎn)，令2,2UU，則22UmjjU1eejUsin，且此時(shí)端口(1)的輸入阻抗為Zin1jZ0tan。m2由A矩陣的定義得：UjUsin1mAjZ120IUZ200mU2sin，A22IIcosmm1II20U2cos也可以利用網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)求A12,A22。由網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性得：A22A11cos再由網(wǎng)絡(luò)可逆性得：2AA1cos11122AjZ120Ajsin/Z210sin于是長(zhǎng)度為的均勻傳輸線段的A矩陣為AcosjZsin0jsin/Zcos0如果兩端口所接傳輸線的特性阻抗分別為Z和Z02，則歸一化A矩陣為01AjZZsin020cosjZZZ010102ZZsinZ010201ZZ002cos當(dāng)ZZZ時(shí)01020Acosjsinjsincos【6】（返回）求圖4-19所示型網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣。I1ZI2V1YYV2圖4-19習(xí)題6圖【解】（返回）計(jì)算的方法有兩種：方法一：根據(jù)定義式計(jì)算；方法二：如下，分解的思想。思路：分解成如圖所示的單元件單元電路，之后利用級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移矩陣。2第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)I1ZIII212V1V2VY1V2轉(zhuǎn)移矩陣的關(guān)系式為：UAUAI1112122IAUAI1212222根據(jù)電路理論，得出兩個(gè)子電路的電壓電流關(guān)系，并與定義式對(duì)比后得出兩個(gè)子電路的轉(zhuǎn)移矩陣1和A2分別為：UUIZUU12212IIIYUI121221Z10AA1201Y1總的電路為三個(gè)單元電路級(jí)聯(lián)，所以總的轉(zhuǎn)移矩陣為：Atotal101Z101Z101YZZ2Y101Y1YYZ1Y12YYZ1YZ3第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)【7】求圖4-20所示電路的Z矩陣和Y矩陣。I1LI2I1LLI2V1CV2V1CV2(a)(b)圖4-20習(xí)題7圖【解】（返回）I1Z1Z2I2I1Y1Y2I2V1Z3V2V1Y3V2(a)先根據(jù)定義計(jì)算形如上圖電路的阻抗矩陣為：ZZZZ133ZZZ323將（a）圖與之對(duì)比，得（a）圖阻抗矩陣為：ZjL,Z0,Z1231jCjL11jCjC11jCjC先根據(jù)定義計(jì)算形如上圖電路的導(dǎo)納矩陣為：IYVYV1111122IYVYV2211222IY(YY)1132YY(YY)11V0132VYYY21123IY(YY)2231Y22V0V1YYY21231IYYYY13121YY12V0111VYYY12123YYY231IYY212Y21V0V2YYY112311在(a)圖中1Y,YjC,Y132jL，代入上式得：Y()ajLjL11jCjLjL(b)將（b）圖與之對(duì)比，得（b）圖阻抗矩陣為：1ZjL,ZjL,ZZ123(a)jCjL11jCjC11jLjCjC4第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)21LC1Y(b)3232j2LjLCj2LjLC112LC3232j2LjLCj2LjLC，因?yàn)椋篩Y112211jCYYYjLjL11312YY2jC13jL221LC32jLjLC21YY12212YjL112YYjC132jL2jL132jLCREF問(wèn)題：Pozar4.7的解答，可供參考。差個(gè)負(fù)號(hào)？5第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)【8】求圖4-21所示電路的散射矩陣。Z0ZCZ00(a)(b)圖4-21習(xí)題8圖【解】（返回）(a)0Sajeej0(b)查表4-2知單個(gè)并聯(lián)電容（導(dǎo)納）構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)：ZYZ0y202y2yS2y2y2y其中yjcY0利用參考面移動(dòng)對(duì)S參數(shù)的影響，可得，其中S11=S22，S12=S21：y2y2j2j2eejjj2e02y2ye02y2yey2Sbjj2y2y2y2y00eeeej2j22y2y2y2y矩陣相乘得：yjcj2j2SSee11222y2Yjc022Yj20j2SSee12212y2Yjc0（Y0其中為歸一化特性導(dǎo)納且Y01Z0）。6第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)【10】用Z、Y、A、S參量分別表示可逆二端口微波網(wǎng)絡(luò)和對(duì)稱二端口微波網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。1可逆網(wǎng)絡(luò)（互易網(wǎng)絡(luò)）ZZ或Z12Z211221YY或Y12Y211221A11A22A12A211或A11A22A12A211SS12212對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)ZZ1122或Z11Z22YY1122或Y12Y21SS1122，AA1122(A11A22)?！?3】求圖4-24所示電路中T1與T2參考面所確定網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量矩陣和歸一化散射參量矩陣。圖4-24習(xí)題13圖【解】思路：把原電路分解成單元電路，并利用單元電路結(jié)果（表4-2）、參量矩陣轉(zhuǎn)換及級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)A矩陣特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。(a)詳解：將(a)圖分解成：YpY84p其中等效的并聯(lián)歸一化輸入導(dǎo)納為：2Yjcotljcotjp8查表4-2知，單個(gè)并聯(lián)導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量：AA1310y17第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)傳輸線的歸一化轉(zhuǎn)移參量：A2cosjsinjsincos，4對(duì)應(yīng)的為2。AAAA12310cosjsin10y1jsincosy1總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：100j100j101jj1j0j1j1j101利用表4-1的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算歸一化散射參量矩陣：detAA11A22A12A21S11S12AAAAS1112212211AAAA11122122AAAAj111221222detAS12detA1AAAA11122122j2jS212AAAA2j111221222AAAA2jAAAAAAAAj1112212211122122S212422j5jS22AAAA11122122AAAA11122122S22j122j5j(b)中間段是短路短截線，ZjZ0tanljZ0l4inzjin查表4-2知：1z01代入得：A21z1j0101AAAA123101z10y101y1總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：101j101j100jj101j1j0j1j0AAAA11122122S11AAAA11122122AAAA0S0111221222detA11SS12Aj0jdet1AAAA1211122122S=2AAAA2j1112212221Sjj0S21AAAAAAAAS01112212202211122122S22AAAA11122122AAAA11122122(c)第1和第3是短路短截線，ZjZtanljZl4in00Y1jZjYin00yjin10查表4-2知：y1代入得：13AA10j18第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)AAAA12310cosjsin10y1jsincosy1總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：101j101j102jj101j1j2j13j2S11S12S21AAAAS1112212211AAAA11122122AAAA4j111221222detAS12detA1AAAA111221222AAAA42j11122122AAAAAAAAj11122122411122122S212j24j2j512j24j2j2j555S=12j2j24j2j555S22AAAA11122122AAAA11122122S222j24j2j59第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)【14】如圖4-25所示二端口網(wǎng)絡(luò)參考面T處接歸一化負(fù)載阻抗ZL，而A11、A12、A21、A222為二端口網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量，試證明參考面T1處的輸入阻抗為：II21ZinAZA11L12AZA21L22V1AAA1112AA2122V2ZLZinTT21圖4-25習(xí)題14圖【證明】回顧定義：UAUA(I)1112122IAUA(I)1212222簡(jiǎn)記為：AAAA11121112AAAAAA21222122有：ZinU2AA1112UAUA(I)(I)11212221IAUA(I)U21222221AA2122(I)2因?yàn)椋篫LU22I，代入上式即得：ZinAZA11L12AZA21L22【證畢】【19】已知二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣為：Sj3/2j4.6 e0.98ejj3/20.98 e0.2e求二端口網(wǎng)絡(luò)的插入相移、插入衰減L(dB)、電壓傳輸系數(shù)T及輸入駐波比?！窘狻縜rgTargS2111L10lgA10lg10lg20log0.980.175dB22SS2112jTS0.98e211S10.2111S10.2111.510第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)I1ZI2V1YYV2(a)11第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4.7 習(xí)題5求圖4-18所示電路的參考面T1、T2所確定的網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣。圖4-18習(xí)題5圖6求圖4-19所示型網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣。圖4-19習(xí)題6圖7求圖4-20所示電路的Z矩陣和Y矩陣。圖4-20習(xí)題7圖8求圖4-21所示電路的散射矩陣。圖4-21習(xí)題8圖9求圖4-22所示電路參考面T1和T2間的歸一化轉(zhuǎn)移矩陣。并說(shuō)明在什么條件下插入此二端口網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生反射？12第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)圖4-22習(xí)題9圖4.8 用Z、Y、A、S參量分別表示可逆二端口微波網(wǎng)絡(luò)和對(duì)稱二端口微波網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。11試用網(wǎng)絡(luò)矩陣形式證明：終端接任意負(fù)載ZL、電長(zhǎng)度為、特性阻抗為Z0的短截線，其輸入阻抗為ZZin0ZjZLZjZ00Ltantan12設(shè)有一傳輸線，其特性阻抗為Z0，長(zhǎng)度為l，可用T型或型集總參數(shù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效，如圖4-23所示。試推導(dǎo)圖中(a）與(b）及(a）與(c）的等效關(guān)系。當(dāng)短截線長(zhǎng)度l/8時(shí)，其等效關(guān)系可以簡(jiǎn)化。由簡(jiǎn)化關(guān)系可以得出什么結(jié)論？(a)(b)(c)圖4-23習(xí)題12圖13求圖4-24所示電路中T1與T2參考面所確定網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量矩陣和歸一化散射參量矩陣。圖4-24習(xí)題13圖14如圖4-25所示二端口網(wǎng)絡(luò)參考面T2處接歸一化負(fù)載阻抗ZL，而A11、A12、A21、A2213第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)為二端口網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量，試證明參考面T處的輸入阻抗為1ZinAZA11L12AZA21L22圖4-25習(xí)題14圖15如圖4-26所示的可逆二端口網(wǎng)絡(luò)參考面T2處接負(fù)載導(dǎo)納YL，試證明參考面T1處的輸入導(dǎo)納為YYin112Y12YY22L圖4-26習(xí)題15圖16如圖4-27所示的可逆二端口網(wǎng)絡(luò)參考面T接負(fù)載阻抗ZL，證明參考面T1處的輸入阻2抗為ZZin112Z12ZZ22L圖4-27習(xí)題16圖17如圖4-28所示，一可逆二端口網(wǎng)絡(luò)，從參考面T1、T2向二口網(wǎng)絡(luò)、向負(fù)載方向的反射系數(shù)分別為1與2，試證明：14第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)（1）S11112S122S222（2）若參考面T2為短路、開(kāi)路和匹配時(shí)，分別測(cè)得的1為1S、1O和1C，則有S111CS222CSO1111S1O()221C1S1O1S1OSSS1122121S1O圖4-28習(xí)題17圖18如圖4-29所示可逆對(duì)稱無(wú)耗二端口網(wǎng)絡(luò)參考面T2接匹配負(fù)載，測(cè)得距參考面T1距離為l0.125p處是電壓波節(jié)，駐波比1.5，求二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣。圖4-29習(xí)題18圖19已知二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣為Sj3/2j4.9 e0.98ejj3/20.99 e0.2e求二端口網(wǎng)絡(luò)的插入相移、插入衰減L(dB)、電壓傳輸系數(shù)T及輸入駐波比。20已知一個(gè)可逆對(duì)稱無(wú)耗二端口網(wǎng)絡(luò)，輸出端接匹配負(fù)載，測(cè)得網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)為j/210.8e，試求：（1）S11、S12、S22；15第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)（2）插入相移、插入衰減L(dB)、電壓傳輸系數(shù)T及輸入駐波比。21已知二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參量A11A221，A12jZ0，網(wǎng)絡(luò)外接傳輸線特性阻抗為Z0，求網(wǎng)絡(luò)輸入駐波比。22如圖4-30所示，參考面T、T2所確定的二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量為S11、S12、S21及S22，1網(wǎng)絡(luò)輸入端傳輸線上波的相移常數(shù)為。若參考面T外移距離l至1T處，求參考面1T、1T所確定的網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣2S。圖4-30習(xí)題22圖23如圖4-31所示參考面T、T2及T3所確定的三端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣為1SSS111213SSSS212223SSS313233若參考面T內(nèi)移距離l1至1T處，參考面T2外移距離l2至1T處，參考面T3位置不變，求參2考面T、1T及T3所確定的網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣2S。圖4-31習(xí)題23圖16