習(xí)題選解-第4章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

此文檔最近的更新時(shí)間為：0001-1-1 08:00:00 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和。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：先確定矩陣。當(dāng)端口(2)開路（即）時(shí)，面為電壓波腹點(diǎn)，令，則，且此時(shí)端口(1)的輸入阻抗為。由矩陣的定義得： ，當(dāng)端口(2)短路（即）時(shí)，面為電壓波節(jié)點(diǎn)，令，則，且此時(shí)端口(1)的輸入阻抗為。由矩陣的定義得： ，也可以利用網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)求。由網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性得：再由網(wǎng)絡(luò)可逆性得：于是長(zhǎng)度為的均勻傳輸線段的矩陣為如果兩端口所接傳輸線的特性阻抗分別為和，則歸一化矩陣為 當(dāng)時(shí)【6】（返回）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【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。轉(zhuǎn)移矩陣的關(guān)系式為：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：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：【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【解】（返回）(a)先根據(jù)定義計(jì)算形如上圖電路的阻抗矩陣為：將（a）圖與之對(duì)比，得（a）圖阻抗矩陣為：先根據(jù)定義計(jì)算形如上圖電路的導(dǎo)納矩陣為：在(a)圖中，代入上式得：(b)將（b）圖與之對(duì)比，得（b）圖阻抗矩陣為：，因?yàn)椋篟EF圖表 1【8】求圖4-21 所示電路的散射矩陣。圖4-21 習(xí)題8圖【解】（返回）(a)(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)： 其中利用參考面移動(dòng)對(duì)S參數(shù)的影響，可得，其中S11=S22，S12=S21： 矩陣相乘得： （其中為歸一化特性導(dǎo)納且）。【10】用、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)） 或 或 或 2對(duì)稱網(wǎng)絡(luò) 或 或 ， () ?！?3】求圖4-24所示電路中與參考面所確定網(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：其中等效的并聯(lián)歸一化輸入導(dǎo)納為：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：傳輸線的歸一化轉(zhuǎn)移參量：，對(duì)應(yīng)的為。總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：利用表4-1的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算歸一化散射參量矩陣：(b)中間段是短路短截線，查表4-2知： 代入得：總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：(c)第1和第3是短路短截線，查表4-2知： 代入得：總的歸一化轉(zhuǎn)移參量：【14】如圖4-25所示二端口網(wǎng)絡(luò)參考面處接歸一化負(fù)載阻抗，而、 為二端口網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量，試證明參考面處的輸入阻抗為： 圖4-25習(xí)題14圖【證明】回顧定義：簡(jiǎn)記為： 有： 因?yàn)椋?，代入上式即得?【證畢】【19】已知二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣為：求二端口網(wǎng)絡(luò)的插入相移、插入衰減、電壓傳輸系數(shù)及輸入駐波比?！窘狻?.5 習(xí)題 5求圖4-18 所示電路的參考面、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所示電路的矩陣和矩陣。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 所示電路參考面和間的歸一化轉(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？ 圖4-22 習(xí)題9圖 10. 用、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、電長(zhǎng)度為、特性阻抗為的短截線，其輸入阻抗為12設(shè)有一傳輸線，其特性阻抗為，長(zhǎng)度為，可用型或型集總參數(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所示電路中與參考面所確定網(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)參考面處接歸一化負(fù)載阻抗，而、 為二端口網(wǎng)絡(luò)的歸一化轉(zhuǎn)移參量，試證明參考面處的輸入阻抗為 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)參考面處接負(fù)載導(dǎo)納，試證明參考面處的輸入導(dǎo)納為 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)參考面接負(fù)載阻抗，證明參考面處的輸入阻抗為 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、向二口網(wǎng)絡(luò)、向負(fù)載方向的反射系數(shù)分別為與，試證明： （1）（2）若參考面為短路、開路和匹配時(shí)，分別測(cè)得的為、和，則有圖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)參考面接匹配負(fù)載，測(cè)得距參考面距離為處是電壓波節(jié)，駐波比，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 求二端口網(wǎng)絡(luò)的插入相移、插入衰減、電壓傳輸系數(shù)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，試求： （1）、； （2）插入相移、插入衰減、電壓傳輸系數(shù)及輸入駐波比。 21已知二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參量，網(wǎng)絡(luò)外接傳輸線特性阻抗為，求網(wǎng)絡(luò)輸入駐波比。 22如圖4-30 所示，參考面、所確定的二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量為、及，網(wǎng)絡(luò)輸入端傳輸線上波的相移常數(shù)為。若參考面外移距離至處，求參考面、所確定的網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣。 圖4-30 習(xí)題22圖23如圖4-31所示參考面、及所確定的三端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣為 若參考面內(nèi)移距離至處，參考面外移距離至處，參考面位置不變，求參考面、及所確定的網(wǎng)絡(luò)的散射參量矩陣。圖4-31 習(xí)題23圖