微波技術微波技術第五章(4)課件

1、1. 一無耗四端口網(wǎng)絡, 各輸出端口均接匹配負載, 其散射矩陣為若1口的輸入功率為P1, 求：(1) 各口的輸出功率；(2)以1口的輸入場為基準, 各口輸出場的相位。解 (1) i 口的輸出功率Pio、 1口的輸入功率P1分別為( i, j = 2,3,4 )“微波網(wǎng)絡基礎”、“微波元件”課堂練習二(2) 以1口的輸入場為基準, i 口輸出場 si1的相位為 qi12口輸出場的相位3口無輸出場，故無相位可言；4口輸出場的相位2. 已知一四端口網(wǎng)絡的散射矩陣，說明其特點：解(1) s11= s22= s33= s44 =0，各端口匹配； (2) sij= sji ( i, j =1,2,3,4

2、) ，網(wǎng)絡互易； (3)，網(wǎng)絡無耗；從1口輸入的信號由2、3口等幅同相輸出，(4) s41=s14= 0, 1、4口隔離，從4口輸入的信號由2、3口等幅反相輸出；(5) s23=s32= 0, 2、3口隔離， 從2口輸入的功率由1、4口均分輸出。從3口輸入的功率由1、4口均分輸出。 (6) 1口與2口、1口與3口、2口與4口、3口與4口有3dB的耦合度:而輸出場的相位不同： q12 =， q42 = 。而輸出場的相位不同： q13 =， q43 = - 。 3. （習題3-18）如題3-18圖所示, 在一個魔T 的主波導兩臂中相距兩個參考面T1和T2行程相差lg/4的位置上各放置一個短路器，信

3、號由口(H臂)輸入, 口(E臂)接匹配負載。求：臂相對于臂的輸出電壓(大小及相位)并說明其物理意義。 解 魔T的散射矩陣為匹 配負 載lT2T1題 3-18 圖由得由于口接匹配負載，故 a3 = 0 ，得同理可見，由口輸入的信號, 經(jīng)魔T同相等分傳輸?shù)?、口。?T1處的入射波為b1, 反射波為 a1；在與T1相距 l 處放置一短路器產(chǎn)生全反射，故而有匹 配負 載lT2T1G1G2G1 =-1 T1 而以上表明, 、口的反射波等幅反相返回后, 由口輸出而不進入口。 即口的輸出電壓與口的輸入電壓等幅, 相位滯后(2b l+p )。物理意義:由 口 ( H臂) 輸入的信號經(jīng)魔T 等同相等分從、口輸出

4、, 匹 配負 載lT2T1 再分別經(jīng)兩個短路面全反射后等幅反相返回, 由 口 ( E臂)輸出而不進入口(H臂); 口 ( E臂 ) 的輸出電壓與 口輸入電壓等幅, 相位滯后 (2b l+p )?？梢?，圖中的元件為一個理想移相器。證明 4. 試用散射參量證明一個完全匹配、結構對稱且互易無耗的理想定向耦合器的兩路輸出波的相位差 90。完全匹配: s11= s22= s33= s44 = 0 ; 結構對稱: s21= s43, s41= s23 ；(可參考式 (5-74 ) )與 、與 隔離： s13= s31=0, s24 = s42 = 0 。互易: sij= sji ; 右圖是通常采用的理想定

5、向耦合器, 為輸入端, 為直通端, 為耦合端, 為隔離端。其散射矩陣為互易無耗：即亦即一個完全匹配、結構對稱且互易無耗的理想定向耦合器的兩路輸出波的相位差 90 5. 如圖所示, 一個四端口網(wǎng)絡， 、口各接一個可變短路器，設它們至參考面T 的距離均為l，經(jīng)螺釘調配后，得到該網(wǎng)絡的散射矩陣為求：(1) 口輸出與口輸入的振幅和相位關系； (2) 當要求輸出波相位較輸入波相位滯后270時，短路器至T的最小距離。lT解a2 b2 a3 b3 (1) 、口各接一個可變短路器，對輸入波產(chǎn)生全反射由網(wǎng)絡的 S 矩陣得即口輸出(b4)與口輸入(a1)的振幅相等, 相位滯后(2) 當要求輸出波相位較輸入波相位滯

6、后270時lTa2 b2 a3 b3 整個網(wǎng)絡構成理想的移相器。 6. 如圖所示, 在一個匹配雙T 的、兩臂各放置一個短路器，信號由口輸入， 口接匹配負載。問：(1) 為使口有最大輸出，l3、 l4 應取何值？(2) 結果說明了什么？解口接匹配負載，a2= 0, 則有匹配負載l4l3T4T3 (1) 由匹配雙T (魔T)的散射矩陣(式(5-63)可得又則為使口輸出b2最大，必須即匹配負載l4l3T4T3亦即(2) 結果分析端口端口匹配負載l4l3T4T3 說明經(jīng)兩個各自與、臂參考面距離相差為lg/4 的奇數(shù)倍的短路器的作用, 使輸入端口無反射波(b1=0), 故對信號源不產(chǎn)生干擾影響; 并且使

7、原相互隔離的、端口消除了隔離; 端口的輸出 b2與端口的輸入 a1 等幅而相位滯后 2b l3 ，整個網(wǎng)絡構成理想移相器。 7. （習題3-16）如圖所示為一魔T 電橋, 口接匹配信號源, 口接匹配的功率計, 、兩口各接一負載, 它們的反射系數(shù)分別為G1、G2 , 求: (1) 功率計上的功率指示; (2) 若輸入功率為1W, G1=0.1, G2 =0.3, 問此時功率計測得多少？ (3) 若G1=G2 =0, 則結果又如何？結果說明了什么？解 (1) 由魔T 的 S 矩陣可得方程負載a4負載匹配功率計題3-16圖解得又故功率計上指示為(2) 當P4i=1W, G1=0.1, G2 =0.3

8、時(3) 當G1=G2 =0 時負載a4負載匹配功率計結果說明，當口和口接匹配負載時, 口和口隔離。* 8. (習題3-15) 有一個只有三個輸出口的網(wǎng)絡，實測得試問：它有哪些性質？是個什么元件？解(1) s i j = s j i 互易；(2) s11= s22 =s33=0 三個端口完全匹配；(3) s23= s32= 0 端口、完全隔離； (4) 網(wǎng)絡有耗；s13= s31=0.1， (5) s12= s21=0.995， (6) 口接源，、口接匹配負載，由、口輸出的功率比為 可見，這是一個互易、完全匹配、有耗的三端口網(wǎng)絡，端口、完全隔離、端口、之間具有0.044dB的耦合度，端口、之間具有20dB的耦合度，該元件是一個20dB的定向耦合器。*9. 如右上圖所示的一個微波元件，其散射矩陣為口接匹配信號源, 口接匹配負載; 在距口參考面T3為 l 處接一可變短路器。 (1) 求l匹配負載b1a1a2b2T1T2T3b3a3a2 , 并寫出a3與b3間的函數(shù)關系；(2) 根據(jù)b=Sa, 求b2/a1= f (a, b, l )的函數(shù)關系式；(3) 若實驗測出b2/a1 l 曲線