微波技術(shù)與天線復(fù)習(xí)題-文庫(kù)吧
2025-09-23 09:01 本頁(yè)面
【正文】 氣介質(zhì)，試求 1） TE1 TE0 TM01 三種模式的截止波長(zhǎng) 2） 當(dāng)工作波長(zhǎng)分別為 7cm,6cm,3cm 時(shí)，波導(dǎo)中出現(xiàn)上述哪些模式。 3） 當(dāng)工作波長(zhǎng)為 cm7?? 時(shí)，求最低次模的波導(dǎo)波長(zhǎng) 。 (12 分 ) 解： 1）求截止波長(zhǎng) …………… ..3 TE11： mmaC T E 3 1 5 1 2 ??? TM01： mmaC T M ??? TE01: mmaC T E 9 9 5 3 9 ??? 2）判斷 ………………… .6 a．當(dāng)工作波長(zhǎng) 1170 CTEmm ?? ?? 時(shí)，只出現(xiàn)主模 TE11。 b． 當(dāng)工作波長(zhǎng) 0111 ,60 C TMC TEmm ??? ?? ，便出現(xiàn) TE11， TM01。 c． 當(dāng)工作波長(zhǎng) 01,0111 ,30 C T EC T MC T Emm ???? ?? ，便出現(xiàn) TE11， TM01，TE01。 3） 求波導(dǎo)波長(zhǎng) ………………… 3 mmcg )(122?????????? 一卡塞格倫天線，其拋物面主面焦距： mf 2? ，若選用離心率為?e 的雙曲副反射面，求等效拋物面的焦距。 (5 分 ) 解： 1）寫出等效拋物面的焦距公式： ……… ..3 feeAffe 11???? 2） 將數(shù)據(jù)代入得： …… 2 mfe ? 五． 計(jì)算題（共 61 分， 教師答題時(shí)間 30分鐘 ） ［例 1 4］ 設(shè)無(wú)耗傳輸線的特性阻抗為 50Ω , 工作頻率為 300MHz, 終端接有負(fù)載 Zl=25+j75(Ω ), 試求串聯(lián)短路匹配支節(jié)離負(fù)載的距離l1 及短路支節(jié)的長(zhǎng)度 l2。 解 : (1)求參數(shù) 由工作頻率 f=300MHz, 得工作波長(zhǎng) λ =1m。終端反射系數(shù) 010111 1 ZZ ZZe j ?????? ? =+= 駐波系數(shù) 8 5 4 11 11 ??? ???? (2)求長(zhǎng)度 第一波腹點(diǎn)位置 08 4 11m a x ?? ???l（ m） 調(diào)配支節(jié)位置 r c ta n21m a x1 ??? ???ll(m) 調(diào)配支節(jié)的長(zhǎng)度 1 8 3 r c t a n22 ??? ????l 圖 2 3 給出了標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo) BJ32 各模式截止波長(zhǎng)分布圖。 [例 21] 設(shè)某矩形波導(dǎo)的尺寸為 a=8cm,b=4cm。 試求工作頻率在3GHz 時(shí)該波導(dǎo)能傳輸?shù)哪Ｊ健? 解： ?????????????????????)(2)()(2)(3)122ccc110110mbaabmbmamfcG H zfTMTETE）計(jì)算模式波長(zhǎng)并判斷求波長(zhǎng)? 3）結(jié)論 可見(jiàn)，該波導(dǎo)在工作頻率為 3GHz 時(shí)只能傳輸 TE10 模 ［例 6 3］ 確定電基本振子的輻射電阻。 解 : 1）電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng) 設(shè)不考慮歐姆損耗 , 則根據(jù)式（ 6 2 4）知電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)為 krr IlE jesinπ60j ?? ??? 2）求輻射功率 將其代入式（ 6 3 7）得輻射功率為 ?? ???????? ? ? RIr IlrP 2π20 π0 22221dds ins in60π240 ?????? 3） 所以輻射電阻為 22π80 ???????? ?lR [例 6－ 4］ 一長(zhǎng)度為 2h(hλ )中心饋電的短振 子 , 其電流分布為 : )1()( 0 hzIzI ?? , 其中 I0 為輸入電流 , 也等于波腹電流 Im 試求 : ① 短振子的輻射場(chǎng)（電場(chǎng)、 磁場(chǎng)）； ② 輻射電阻及方向系數(shù)； ③ 有效長(zhǎng)度。 解 : 1）此短振子可以看成是由一系列電基本振子沿 z 軸排列組成的 , 如圖 6 9 所示。 2） z 軸上電基本振子的輻射場(chǎng)為： zzIrE rk d)(es in60jd j ???? ?? ?? 3）整個(gè)短振子的輻射場(chǎng)為 zrzIE hh rjk de)(s in60j ?? ??? ???? 由于輻射場(chǎng)為遠(yuǎn)區(qū) , 即 rh, 因而在 yOz 面內(nèi)作下列近似 : ?coszrr ??? rr 11?? ??/2?k 所以 dzehzIrekjE hh j k zj k r ??? ?? θθ θ c o s0 )1(s in30 4）進(jìn)一步變換整個(gè)短振子的輻射場(chǎng) 令積分： ? ?? c os )c oss in (2c o s1 k khdzeF hh jk z ?? ?? ??? ?? 222c o s2 c o s )2c o s(s in4c o s )c o ss in (2 hk khk khdzehzF hhj k z ???? ?? 則 221 c os)2c oss in (21???????????? ??kkhhFF 因?yàn)?hλ , 所以 F1+F2≈ h 因而有 )s in(30 0 ?? khreIjE jkr?? jkrerk h IjEH ??? ????? s in4 0 5）求輻射電阻 輻射功率為 ????? ? ? ddHEp s in21 20 0 ?? ? ?? 將 ?E 和 ?H 代入上式 , 同時(shí)考慮到 ?? ? RIp 2021 短振子的輻射電阻為 22 )(80 ?? hR ?? 6）方向系數(shù)為 in),( 420 02 ?? ? ?? ? ??????ddFD 由此可見(jiàn) , 當(dāng)短振子的臂長(zhǎng) h λ時(shí) , 電流三角分布時(shí)的輻射電阻和方 向系數(shù)與電流正弦分布的輻射電阻和方向系數(shù)相同 , 也就是說(shuō) , 電流分布的微小差別不影響輻射特性。因此 , 在分析天線的輻射特性時(shí) , 當(dāng)天線上精確的電流分布難以求得時(shí) , 可假設(shè)為正弦電流分布 , 這正是后面對(duì)稱振子天線的分析基礎(chǔ)。 7）有效長(zhǎng)度 現(xiàn)在我們來(lái)討論其有效長(zhǎng)度。 根據(jù)有效長(zhǎng)度的定義 , 歸于輸入點(diǎn)電流的有效長(zhǎng)度為 hdzhzIIh hhein ??? ?? )1(00 這就是說(shuō) , 長(zhǎng)度為 2h、電流不均勻分布的短振子在最大輻射方向上的場(chǎng)強(qiáng)與長(zhǎng)度為 h、電流為均勻分布的振子在最大輻射方向上的場(chǎng)強(qiáng)相等 , 如圖 6 10 所示。 由于輸入點(diǎn)電流等于波腹點(diǎn)電流 , 所以歸于輸入點(diǎn)電流的有效長(zhǎng)度等于歸于波腹點(diǎn)電流的有效長(zhǎng)度， 但一般情況下是不相等的。 接收天線理論 ［例 84］ 畫出兩個(gè)平行于 z 軸放置且沿 x 方向排列的半波振子 , 在d=λ / ζ =π /2 時(shí)的 H 面和 E 面方向圖。 解 :1) H 面方向圖函數(shù) 將 d=λ / ζ =π /2 代入式（ 8211），得到 H 面方向圖函數(shù)為 )1(c os4πc os)(H ?? ??F
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