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微波技术与天线考试试卷

微波技术与天线考试试卷
微波技术与天线考试试卷

一、填空

1、充有25.2r =ε介质的无耗同轴传输线,其内、外导体直径分别为mm b mm a 72,22==,传输线上的特性阻抗Ω=__________0Z 。(同轴线的单位分布电容和单位分布电感分别

()

()

70120104,F 1085.8,ln 2ln 2--?==?===

πμμεπμ

πεm a b L a

b

C 和m

H ) 2、 匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最___________处,在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量,使其反射变小。

3、

平行z 轴放置的电基本振子远场区只有________和________ 两个分量,它们在空间上___________(选填:平行,垂直),在时间上_______________(选填:同相,反相)。

4、

已知某天线在E 平面上的方向函数为()??

?

??-=4sin 4

sin πθπθF ,其半功率波瓣宽度

_________25.0=θ。

5、

旋转抛物面天线由两部分组成,___________ 把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反射面,而抛物反射面将其投过来的球面波沿抛物面的___________向反射出去,从而获得很强___________。

二、判断

1、传输线可分为长线和短线,传输线长度为3cm ,当信号频率为20GHz 时,该传输线为短线。( 错)

2、无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。(错 )

3、由于沿smith 圆图转一圈对应2

λ

,4

λ变换等效于在图上旋转180°,它也等效于通过圆图的中心求

给定阻抗(或导纳)点的镜像,从而得出对 应的导纳(或阻抗)。( 对)

4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时,则负载能得到信源的最大功率。( 错)

5、微带线在任何频率下都传输准TEM 波。( 错)

6、导行波截止波数的平方即2

c k 一定大于或等于零。( 错) 7、互易的微波网络必具有网络对称性。(错)

8、谐振频率0f 、品质因数0Q 和等效电导0G 是微波谐振器的三个基本参量。( 对) 9、天线的辐射功率越大,其辐射能力越强。(错 )

10、二端口转移参量都是有单位的参量,都可以表示明确的物理意义。(错 ) 三、简答题(共19分)

1、提高单级天线效率的方法?(4分) (1)提高天线的辐射电阻; (2)降低损耗电阻。

2、在波导激励中常用哪三种激励方式?(6分) (1)电激励;(2)磁激励:(3)电流激励。

3、从接受角度来讲,对天线的方向性有哪些要求?(9分) (1) 主瓣宽度尽可能窄,以抑制干扰; (2) 旁瓣电平尽可能低;

(3) 天线方向图中最好能有一个或多个可控制的零点,以便将零点对准干扰方向,而且

当干扰方向变化时,零点方向也随之改变;

四、计算题(41分)

1、矩形波导BJ-26的横截面尺寸为2

2.434.86a mm b ?=?,工作频率为3GHz ,在终端接负载时测得行波系数为0.333,第一个电场波腹点距负载6cm ,今用螺钉匹配。回答以下问题。 (1)波导中分别能传输哪些模式?(6分) (2)计算这些模式相对应的p νλ,p 及g ν。(9分)

解:(1)利用矩形波导的截止波长的计算公式,计算各波型的截止波长;然后由传输条件λ

2、设双端口网络[]S 已知,终端接有负载1Z ,如图所示,求输入端反射系数。(8分)

3、设矩形波导宽边cm 5.2a =,工作频率GHz f 10=,用

4

g

λ阻抗变换器匹配一段空气

波导和一段56.2=r ε的波导,如图所示,求匹配介质的相对介电常数'

r ε及变换器长度。(8分)

4、在一个均匀无耗传输线上传输频率为3GHz 的信号,已知其特性阻Ω=1000z ,终端接

Ω+=10075j Z l 的负载,试求:

(1)传输线上的驻波系数ρ;(5分) (2)离终端cm 10处的反射系数;(5分)

答案 一、 填空

1、50

2、强

3、θE ?H 垂直 相同

4、0

180 5、馈源 轴 方向

一、填空题(每题2分,共20分)

1、 对于低于微波频率的无线电波的分析,常用电路分析法;对于微波用场分析法来研究系

统内部结构。

2、 微波传输线大致可分为三种类型:双导体传输线、波导和介质传输线。

3、 无耗传输线的阻抗具有λ/2重复性和λ/4阻抗变换特性两个重要性质。

4、 共轭匹配的定义为:当*

g in Z Z =时,负载能得到最大功率值g

E P R g 412

12

max =

5、 高波导的宽边尺寸a 与窄边尺寸b 之间的关系为b>a/2.

6、 微带传输线的基本结构有两种形式:带状线和微带线,其衰减主要是由导体损耗和介质

损耗引起的。

7、 建立在等效电压、等效电流和等效特性阻抗基础上的传输线称为等效传输线。 8、 极化方式主要有椭圆极化、圆极化和线极化三种方式。

9、 横向尺寸远小于纵向尺寸并小于波长的细长结构的天线称为线天线。 10、 在无线电波传输过程中,产生失真的原因主要有媒质的色散效应和随机多径传输效

应。

二、判断题(每题1分,共10分)

1、TE 波和TM 波的最低次模分别为11TE 和 10TM (错)

2、将0≠z E 而0=z H 的波称为TE 波 (错)

3、描述光纤传输特性主要是色散和损耗 (对)

4、辐射电阻越大,有效长度越短,天线的辐射能力越强 (错)

5、天线通信的最佳功率max 85.0f f opt = (对)

6、智能天线技术使得空分多址(SDMA )成为可能 (对)

7、若无耗线处于行波状态时,则终端反射系数为11=Γ,且0Z Z in =(错)

8、相速度可以用来表示波能量的传输速度 (错) 9、多径效应造成了天线系统传输过程中信号的衰落 (对)

10、天线接收的功率可分为三个部分:接收天线的再辐射功率、负载吸收的功率和媒质的损

耗功率。 (对) 三、简答题(每题6分,共24分) 1、微波的特点有哪些? 答:(1)似光性 (2)穿透性 (3)款频带特性 (4)热效应特性

(5)散射特性 (6)抗低频干扰特性 2 、HE11模的主要优点?

(1)它不具有截止波段,而其它模只有当波导直径大于0.626λ时,才有可能传输; (2)在很宽的频带和较大的直径变化范围内,HE11模的损耗较小; (3)它可以直接由矩形波导的主模10TE 激励,而不需要波型变换;

3、从接受角度来讲,对天线的方向性有哪些要求? (4) 主瓣宽度尽可能窄,以抑制干扰; (5) 旁瓣电平尽可能低;

(6) 天线方向图中最好能有一个或多个可控制的零点,以便将零点对准干扰方向,而

且当干扰方向变化时,零点方向也随之改变;

4、为什么规则金属波导内不能传播TEM 波?

答:如果存在TEM 波,则要求磁场应完全在波导的横截面内,而且是闭合曲线,由麦克斯韦第一方程知,闭合曲线上磁场的积分应等于曲线相交链的电流,由于空心金属波导中不存在传播方向上的传导电流,故必须要求有传播方向的位移电流。由t

D J d ??=,知

传播方向有电场存在,而与TEM 波的定义相矛盾。 四、 计算题(共36分)

1、一根75Ω均匀无耗传输线,终端接有负载111jX R Z +=,欲使线上电压

驻波比为3,则负载的实部1R 和虚部1X 应满足什么关系?(6分) 解:由驻波比3=ρ,可得终端反射系数的模值应为

5.01

1

1=+-=

Γρρ 于是5.00

10

11=+-=

ΓZ Z Z Z 将75,0111=+=Z jX R Z 代入上式,整理得负载的实部1R 和

虚部1X 应满足的关系式为

()2

212

1100125=+-X R

即负载的实部1R 和虚部1X 应在圆心为()0,125、半径为100的圆上,上半圆的对应负载为感抗,而下半圆的对应负载为容抗。

2、设某矩形波导的尺寸为,4,8cm b cm a ==试求工作频率在3GHZ 时该波导能传输的模式。(8分)

解:由,3GHZ f =得

m f

c

1.0==

λ λλ>==m a cTE 16.0210 λλ<==m b cTE 08.0201 λλ<=+=

m b

a a

b cTM 0715.022

2

11

可见,该波导在工作频率为3GHZ 时只能传输10TE 模。

3、直立接地振子的高度,15m h =当工作波长m 450=λ时,求此天线的有效高度及辐射电阻。若归于输入电流的损耗电阻为5Ω,求天线的效率。(10分) 解:设天线上电流分布为

()()z h k I z I m -=s i n

根据有效高度的定义有

()()z h k I dz z I h I h

m h

ein m -==??sin 0

dz

天线的有效高度为

m h kh k h ein 5.7tan 22tan 1===

λ

ππλ 在无限大理想导电地面上的单极天线的辐射电阻的求法与自由空间对称振子的辐射电阻求

法完全相同。但单极天线的镜像部分并不辐射功率,因此其辐射电阻为同样长度的自由空间对称振子辐射电阻的一半。

根据上述分析和式()θθπ

π

πsin 15

2

20

2F I

P m

?

?=

∑θd ?d ,单极天线的辐射功率为

()δδπ

π

π

cos 2152

202F I P m ?

?=∑δd ?d

所以单极天线的辐射电阻为

δ

δ

πδππ

d R ?

??????-??? ??=∑0

2

cos 15cos sin 15cos 30

用MA TLAB 编程计算得

Ω=∑0191.0R 可见,当天线高度λ<

根据效率的定义有

%5.815sin 502.002.0sin 22

1=?

?

?

??+=+=

∑∑

πηkh

R R R

4、设某系统如图所示,双端口网络为无耗互易对称网络,在终端参考面2T 处接匹配负载,测得距参考面1T 距离g l λ125.01=处为电压波节点,驻波系数为1.5,试求该双端口网络的散射矩阵。(12分)

解:参考面的外反射系数2.05

.25

.0111==+-=

Γρρ g g g λλ

φπλ125.04

4=+

0Z

πφ2

1

-=∴

2.02.02

11j e

e j

j -==Γ=Γ∴π

φ

于是2.0111j S -=Γ=

网络对称,∴2.02211j S S -==

网络互易,2112S S =

故,[]S 可表示为:[]??

??

??--=2.02

.01212j S S j S

网络无耗,故 [][][]I S S =*

,

即:???

???=??????--??????10012.02.02.02.01212*12

*12j S S j J S S j ?????=-=+∴0

2.02.0104.0*

12122

12S j S j S 9798.012=∴S []??????--=2.09798.09798.02.0j j S

电工电子技术试题及答案..

电工电子技术试题 一、填空题(共133题,每空一分) 1、电力系统中一般以大地为参考点,参考点的电位为 0伏 2、欧姆定律一般可分为部分电路的欧姆定律和全电路欧姆定律。 3、部分电路的欧姆定律是用来说明电路中电压、电流和电阻三个物理量之间关系的定律。 4、全电路欧姆定律,说明了回路中电流Ⅰ与电源电动势的代数和成比,而与回路中的 及之和成反比。 5、导体电阻的单位是欧姆,简称欧,用符号表示,而电阻率则用符号表示。 6、已知电源电动势为E,电源的内阻压降为U0,则电源的端电压U= E-U O。 7、有一照明线路,电源端电压为220伏,负载电流为10安,线路的总阻抗为0.2欧姆,那么负载端电 压为 218 伏。 8、串联电路中的处处相等,总电压等于各电阻上之和。 9、一只220伏15瓦的灯泡与一只220伏100瓦的灯泡串联后,接到220伏电源上,则 15 瓦灯 泡较亮,而 100 瓦灯泡较暗。 10、1度电就是1千瓦的功率做功1小时所消耗的电量,所以它的单位又叫千瓦时。 11、频率是单位时间内交流电重复变化的次数。 12、某正弦交流电流,频率为50赫,最大值为20安,初相位为-40°,此正弦交流电的瞬时值表达式 为 u=20sin(314t- 40°) ,相量式为。 13、如果用交流电压表测量某交流电压,其读数为380伏,此交流电压的最大值为 537 伏。 14、把一个100欧的电阻元件接到频率为50赫、电压为10伏的正弦交流电源上,其电流为 0.1A 安。 15、有一电感L为0.08亨的纯电感线圈,通过频率为50赫的交流电流,其感抗X L= 25.12 欧。如 通过电流的频率为10000赫,其感抗X L= 5024 欧。 16、一个10微法的电容接在50赫的交流电源上,其容抗X C= 318 欧,如接在2000赫的交流电源上, 它的容抗X C= 7.95 欧。 17、某正弦交流电流为i=100sin(6280t- π/4)毫安,它的频率f= 1000Hz ,周期T= 0.001 秒, 角频率ω= 6280 ,最大值Im= 100mA ,有效值I= 100/1.414 mA ,初相位φ=π/4 。 18、已知两交流电流分别为i1=15sin(314t+45°)安,i2=10sin(314t-30°)安,它们的相位差为75 °。 19、在纯电感交流电路中,电感元件两端的电压相位超前电流 90 度。 20、在纯电容交流电路中,电容元件两端的电压相位滞后电流 90 度。 21、在纯电阻交流电路中,电阻元件通过的电流与它两端的电压相位同相。 22、交流电路中的有功功率用符号 P 表示,其单位是 W 。 23、交流电路中的无功功率用符号 Q 表示,其单位是 VAR 。 24、交流电路中的视在功率用符号 S 表示,其单位是 VA 。 25、三相正弦交流电的相序,就是三相交流电到达最大值的顺序。 26、如三相对称负载采用星形接法时,则负载的相电压等于电源的相电压,线电流等于相电流的 1 倍。 27、如三相对称负载采用三角形接法时,则负载的相电压等于电源的线电压, 倍。 28、在三相对称电路中,已知线电压U、线电流I及功率因数角φ,则有功功率P=UICOSφ,无功功率 Q=UISINφ,视在功率S=UI 29伏。 30、当三相发电机的三相绕组联成星形时,其线电压为380伏,它的相电压为 220 伏。 31、有一台三相异步电动机,额定电压为380伏,三角形联接,若测出线电流为30安,那么通过每相绕

微波技术与天线课后题答案

1-1 解: f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> 此传输线为长线 1-2解: f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===?<< 此传输线为短线 1-3答: 当频率很高,传输线的长度与所传电磁波的波长相当时,低频时忽略 的各种现象与效应,通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻,电感,电容和漏电导表现出来,影响传输线上每一点的电磁波传播,故称其 为分布参数。用1111,,,R L C G 表示,分别称其为传输线单位长度的分布电阻,分布电感,分布电容和分布电导。 1-4 解: 特性阻抗 050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cm B 1=ω C 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解: ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()220 1 j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'= - 将 22233 20,2,42 i r U V U V z πβλπλ'===?= 代入 3 32 2 3 4 20220218j j z U e e j j j V ππλ-'==+=-+=- ()34 1 2020.11200 z I j j j A λ'== --=- ()()()34 ,18cos 2j t e z u z t R U z e t V ωλπω'=??''??==- ????? ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=??''??==- ????? 1-6 解: ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''== ()()()2123 2 1 100j j z z U z e U z e πβ' ' -''== ()() ()() 6 1 1100,100cos 6j U z e V u z t t V ππω'=? ?=+ ?? ?

微波技术与天线考试复习重点(含答案)

微波技术与天线复习提纲(2011级) 一、思考题 1. 什么是微波?微波有什么特点? 答:微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段,频率范围从300MHZ 到3000GHZ , 波长从0.1mm 到1m ;微波的特点:似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。 2. 试解释一下长线的物理概念,说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有 哪些?一般是采用哪些物理量来描述? 答:长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线; 以长线为基础的物理现象:传输线的反射和衰落; 主要描述的物理量有:输入阻抗、反射系数、传输系数和驻波系数。 3. 均匀传输线如何建立等效电路,等效电路中各个等效元件如何定义? 4. 均匀传输线方程通解的含义 5. 如何求得传输线方程的解? 6. 试解释传输线的工作特性参数(特性阻抗、传播常数、相速和波长) 答:传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0,传输常数错误!未找到引用源。,相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值, 其表达式为0Z =它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关;2)传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数,其中,α和β分别称为 衰减常数和相移常数,其一般的表达式为γ=传输线上电压、电 流入射波(或反射波)的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速,即 p v ωβ= ;4)传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ 的关系2π λβ==。

7. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的,有何特点,并分析 三者之间的关系 答:输入阻抗:传输线上任一点的阻抗Z in 定义为该点的电压和电流之比,与导波系统的状态特性无关,10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ z ββ+=+ 反射系数:传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系数,对于无耗传输线,它的表达式为2(2)10110 ()||j z j z Z Z z e Z Z βφβ---Γ==Γ+ 驻波比:传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比,也称为驻波系数。 反射系数与输入阻抗的关系:当传输线的特性阻抗一定时,输入阻抗与反射系数一一对应,因此,输入阻抗可通过反射系数的测量来确定;当10Z Z =时,1Γ=0,此时传输线上任一点的反射系数都等于0,称之为负载匹配。 驻波比与反射系数的关系:111||1|| ρ+Γ=-Γ,驻波比的取值范围是1ρ≤<∞;当传输线上无反射时,驻波比为1,当传输线全反射时,驻波比趋于无穷大。显然,驻波比反映了传输线上驻波的程度,即驻波比越大,传输线的驻波就越严重。 8. 均匀传输线输入阻抗的特性,与哪些参数有关? 9. 均匀传输线反射系数的特性 10. 简述传输线的行波状态,驻波状态和行驻波状态。 11. 什么是行波状态,行波状态的特点 12. 什么是驻波状态,驻波状态的特性 13. 分析无耗传输线呈纯驻波状态时终端可接哪几种负载,各自对应的电压电流分 布 14. 介绍传输功率、回波损耗、插入损耗 15. 阻抗匹配的意义,阻抗匹配有哪三者类型,并说明这三种匹配如何实现?

电工电子技术期末考试试卷

《电工电子技术基础》期末考试试卷 (闭卷) 9、基本门电路有门、门和非门。 10、能够实现“有0出1,全1出0”逻辑关系的门电路是门。 11、能够实现“有1出0,全0出1”逻辑关系的门电路是门。 12、能够实现“相异出1,相同出0”逻辑关系的门电路是门。 13、在交流电中,电流、电压随时间按变化的,称为正弦交流电。正弦交流电的三要素是指最大值、、。 14、工频电流的频率f= Hz。 15、设u=311sin314t V,则此电压的最大值为,频率为,初相位为。 16、在如图所示的电路,已知I1 = 1A,I2 = 3A ,I5 =4.5A,则I3 = A,I4 = A,则I6 = A。

17、半导体三极管是由、、三个电 极,、两个PN结构成。 18、三极管按其内部结构分为和两种类型。 19、晶体三极管作共射组态时,其输入特性与二极管类似,但其输出特性 较为复杂,可分为放大区外,还有区和区。 20、二极管具有特性。 二、单项选择题(每小题2分,共10分) 1、如图所示电路中,电压表的内阻Rv为20KΩ,则电压表的指示为()。 20KΩ 20KΩ A.5V B.10V C.15V D.30V 2、在三相交流电路中,当负载为对称且三角型连接时,线电流与相电流的 相位关系是()。 A. 线电压超前相电压300 B. 线电压滞后相电压300 C. 线电流超前相电流300 D. 线电流滞后相电流300 3、叠加定理可以用在线性电路中不能叠加的是()。 A、电压 B、电流 C、功率 D、电动势 4、如图所示电路中,若电阻从2Ω变到10Ω,则电流i()。 R i s A.变大 B. 变小 C.不变 D.不确定 5、如图所示电路,电路的电流I=()。

微波技术与天线复习题

微波技术与天线复习题 一、填空题 1微波与电磁波谱中介于(超短波)与(红外线)之间的波段,它属于无线电波中波长(最短)的波段,其频率范围从(300MHz)至(3000GHz),通常以将微波波段划分为(分米波)、(厘米波)、(毫米波)和(亚毫米波)四个分波段。 2对传输线场分析方法是从(麦克斯韦方程)出发,求满足(边界条件)的波动解,得出传输线上(电场)和(磁场)的表达式,进而分析(传输特性)。 3无耗传输线的状态有(行波状态)、(驻波状态)、(行、驻波状态)。 4在波导中产生各种形式的导行模称为波导的(激励),从波导中提取微波信息称为波导的(耦合),波导的激励与耦合的本质是电磁波的(辐射)和(接收),由于辐射和接收是(互易)的,因此激励与耦合具有相同的(场)结构。 5微波集成电路是(微波技术)、(半导体器件)、(集成电路)的结合。 6光纤损耗有(吸收损耗)、(散射损耗)、(其它损耗),光纤色散主要有(材料色散)、(波导色散)、(模间色散)。 7在微波网络中用(“路”)的分析方法只能得到元件的外部特性,但它可以给出系统的一般(传输特性),如功率传递、阻抗匹配等,而且这些结果可以通过(实际测量)的方法来验证。另外还可以根据

微波元件的工作特性(综合)出要求的微波网络,从而用一定的(微波结构)实现它,这就是微波网络的综合。 8微波非线性元器件能引起(频率)的改变,从而实现(放大)、(调制)、(变频)等功能。 9电波传播的方式有(视路传播)、(天波传播)、(地面波传播)、(不均匀媒质传播)四种方式。 10面天线所载的电流是(沿天线体的金属表面分布),且面天线的口径尺寸远大于(工作波长),面天线常用在(微波波段)。 11对传输线场分析方法是从(麦克斯韦方程)出发,求满足(边界条件)的波动解,得出传输线上(电场)和(磁场)的表达式,进而分析(传输特性)。 12微波具有的主要特点是(似光性)、(穿透性)、(宽频带特性)、(热效应特性)、(散射特性)、(抗低频干扰特性)。 13对传输线等效电路分析方法是从(传输线方程)出发,求满足(边界条件)的电压、电流波动解,得出沿线(等效电压、电流)的表达式,进而分析(传输特性),这种方法实质上在一定条件下是(“化场为路”)的方法。 14传输线的三种匹配状态是(负载阻抗匹配)、(源阻抗匹配)、(共轭阻抗匹配)。 15波导的激励有(电激励)、(磁激励)、(电流激励)三种形式。

微波技术与天线复习知识要点

《微波技术与天线》复习知识要点 绪论 微波的定义: 微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段,它属于无线电波中波长最短的波段。 微波的频率范围:300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~ 0.1mm 微波的特点(要结合实际应用): 似光性,频率高(频带宽),穿透性(卫星通信),量子特性(微波波谱的分析) 第一章均匀传输线理论 均匀无耗传输线的输入阻抗(2个特性) 定义: 传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注: 均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。 两个特性: 1、λ/2重复性: 无耗传输线上任意相距λ/2处的阻抗相同Z in(z)=Z in(z+λ/2)

2、λ/4变换性:Zin(z)-Z in(z+λ/4)=Z 02 证明题: (作业题) 均匀无耗传输线的三种传输状态(要会判断)参数 |Γ|ρZ 1行波01 匹配驻波1∞ 短路、开路、纯 电抗行驻波 0<|Γ|<1 1<ρ<∞ 任意负载 能量电磁能量全部 被负载吸收电磁能量在原 地震荡 1.行波状态: 无反射的传输状态 匹配负载:

负载阻抗等于传输线的特性阻抗 沿线电压和电流振幅不变 电压和电流在任意点上同相 2.纯驻波状态: 全反射状态 负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态 3.行驻波状态: 传输线上任意点输入阻抗为复数 传输线的三类匹配状态(知道概念) 负载阻抗匹配: 是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形,此时只有从信源到负载的入射波,而无反射波。源阻抗匹配: 电源的内阻等于传输线的特性阻抗时,电源和传输线是匹配的,这种电源称之为匹配电源。此时,信号源端无反射。 共轭阻抗匹配: 对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时,即当Z in=Z g﹡时,负载能得到最大功率值。 共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。 传输线的阻抗匹配(λ/4阻抗变换)(P15和P17) 阻抗圆图的应用(*与实验结合)

微波技术与天线复习大纲

微波技术与天线复习大纲 绪论 一、基本概念 1、什么是微波,微波的波段如何划分? 答:微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段,频率围从300MHz到30 00GHz,波长从0.1mm到1m。 通常,微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。 2、微波有何特点及特性? 答:似光性;穿透性;宽频带特性;热效应性;散射性;抗低频干扰性;视距传播性;分布参数的不确定性;电磁兼容和电磁环境污染。 第一章均匀传输线理论 一、基本概念 1、什么是微波传输线(或导波系统)? 答:微波传输线(或导波系统)是用以传输信息和能量的各种形式的传输系统的总称。它的作用是引导电磁波沿一定的方向传输,因此又称为导波系统,它所引导的电磁波称为导行波。 2、什么是均匀传输线,它是如何分类的? 答:截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统成为规则导波系统或均匀传输线。 可大致分为三种类型: (1)双导体传输线(或TEM波传输线);由两根或两根以上的平行导体构成,主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波,所以又称为TEM波传输线。 (2)波导:均匀填充介质的金属波导管,主要包括矩形波导,圆波导、脊形波导和椭圆波导等。 (3)介质传输线:因电磁波沿此类传输线表面传播,故又称为表面波波导,主要包括介质波导,镜像线和单根表面波传输线等。 二、计算题(一般是课后练习题) 1.1 设一特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载R1=100Ω,求负载反射系数。在负载0.2,0.25及0.5处的输入阻抗及反射系数分别为多少?

解:, ,, 由于,,故当分别为0.2,0.25及0.5时有: , 将上述所算得的反射系数带入求输入阻抗的公式则有 (化简略) 1.4 有一特性阻抗=50Ω的无耗均匀传输线,导体间的媒质参数= 2.25,=1,终接=1Ω的负载。当=100MHz时,其线长度为。试求: (1)传输线的实际长度。(2)负载终端反射系数。(3)输入端反射系数。(4)输入端阻抗。 解:先求波长,欲求波长应知道波的传播速度(一下简称为波速)。 波速 其中,分别是自由空间中电介质常数和磁导率常数,分别是相对电介质常数和相对磁导率常数,为光速。 ,,于是, (1)传输线的实际长度 (2)负载终端反射系数 (3)输入端反射系数 (4)输入端阻抗 1.11 设特性阻抗为=50Ω的无耗均匀传输线,终端接有负载阻抗Ω为复阻抗时,可以用一下方法实现阻抗变换器匹配:即在终端或在阻抗变换器前并接一段终端短路线,试分别求这两种情况下阻抗变换器的特性阻抗及短路线长度。 解:图(a)中的短路线的输入导纳为,, 由,可得到短路线的长度,此时终端等效为纯电阻,即。因此阻抗变换器的特性阻抗为。

《微波技术与天线》实验指导书

微波技术与天线实验指导书 南京工业大学信息科学与工程学院 通信工程系

目录 实验一微波测量系统的熟悉和调整.................. - 2 -实验二电压驻波比的测量......................... - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 .................... - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 ............. - 17 -

实验一 微波测量系统的熟悉和调整 一、实验目的 1. 熟悉波导测量线的使用方法; 2. 掌握校准晶体检波特性的方法; 3. 观测矩形波导终端的三种状态(短路、接任意负载、匹配)时,TE 10波的电场分量沿轴向方向上的分布。 二、实验原理 1. 传输线的三种状态 对于波导系统,电场基本解为ift rm ift r e E e a b r V E --== ) /ln(0 (1) 当终端接短路负载时,导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( 00π π -=- 在x=a/2处 z E e e E E y ift ift y y βsin 2)(00-=+=+- 其模值为:z E E y y βsin 20= 最大值和最小值为: 2min 0max ==r r r E E E (2) 终端接任意负载时,导行波在终端部分被反射――行驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( ' 00π π +=- 在x=a/2处 z E e E E e E e E e E e E e E e E E y ift y y fit y fit y fit y ift y fit y fit y y βcos 2)()()('0 ' 0'0 '0'00'00+-=++-=+=----- 由此可见,行驻波由一行波与一驻波合成而得。其模值为:

电工电子技术期末考试试题及答案

专业班级____________ 考生姓名:____________ 学号_______ 一.选择(20分、2分/题) 1.变压器降压使用时,能输出较大的____b_____。 A、功率 B、电流 C、电能 D、电功 2.三相异步电动机旋转磁场的旋转方向是由三相电源的 ________b_决定。 A、相位 B、相序 C、频率 D、相位角 3.电气控制线路原理图中,触头的位置是处于______a___。 A、未通电状态 B、通电状态 C、根据情况确定状 态 4.为保证机床操作者的安全,机床照明灯的电压应选 ____d_____。 A、380V B、220V C、110V D、36V以下 5.关于提高功率因数的说法,正确的是( c ) A.在感性负载上并联电感可以提高功率因数

B.在感性负载上并联电容可以降低功率因数 C.在感性负载上并联电容可以提高功率因数 6.乙类互补对称式功放电路,其输出波形的交越失真是指( c )。 A.频率失真 B、相位失真 C、波形过零时出现的失真 D、幅度失真 7.稳压管的动态电阻( b )稳压性能越好。 A、越大 B、越小 C、较合适 D、不一定 8.运算放大器电路如图所示,该电路中反馈类型为( )。a (A) 串联电压负反馈(B) 串联电流负反馈 (C) 并联电压负反馈(D) 并联电流负反馈 -+∞ + u O u i 9.单稳态触发器的输出状态有( a) A、一个稳态、一个暂态 B、两个稳态 C、只有一个稳态 D、没有稳态 10.一个8选1多路选择器,输入地址有 c 。 A、2位 B、3位 C、4位 D、8位 二、计算题(70分) 1.已知图5所示电路中U S1=24V,U S2 =6V,R 1 =12Ω,R 2 =6 Ω,R 3=2Ω,试用戴维宁定理求流过电阻R 3 中的电流I 3 。(10分) a I

微波与天线习题

第一章 均匀传输线理论 1.在一均匀无耗传输线上传输频率为3GHZ 的信号,已知其特性阻抗0Z =100Ω,终端接 l Z =75+j100Ω的负载,试求: ① 传输线上的驻波系数; ② 离终端10㎝处的反射系数; ③ 离终端2.5㎝处的输入阻抗。 2.由若干段均匀无耗传输线组成的电路如图,已知g E =50V ,Z 0=g Z = 1l Z =100Ω,Z 01=150Ω,2l Z =225Ω,求: ① 分析各段的工作状态并求其驻波比; ② 画出ac 段电压、电流振幅分布图并求出极值。 3.一均匀无耗传输线的特性阻抗为500Ω,负载阻抗l Z =200-j250Ω,通过4 λ 阻抗变换器及并联支节线实现匹配,如图所示,已知工作频率f =300MHZ ,求4 λ 阻抗变换段的特性阻抗01Z 及并联短路支节线的最短长度min l 。

4.性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比为ρ,第一个电压波节点离负载的距离为min1l ,试证明此时终端负载应为 min1 min1 1tan tan l j l Z j l ρβρβ-Z =- 5 明无耗传输线上任意相距 4 λ 的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。 6某一均匀无耗传输线特性阻抗为0Z =50Ω,终端接有未知负载l Z ,现在传输线上测得电压最大值和最小值分别为100mV 和200mV ,第一个电压波节的位置离负载min13 l λ =,试求 负载阻抗l Z 。 7.传输系统如图,画出AB 段及BC 段沿线各点电压、电流和阻抗的振幅分布图,并求出电压的最大值和最小值。(图中R=900Ω) 8.特性阻抗0150Z =Ω的均匀无耗传输线,终端接有负载250100l j Z =+Ω,用 4 λ 阻抗

电工电子技术基础期末考试试卷答案

《电工电子技术》期末测验试卷 班级:_________________ 姓名: 得分:___________________ 一、填空题:(每题3分,共12题,合计_36_分) 1、用国家统一规定的图形符号画成的电路模型图称为电路图,它只反映电路中电气方面相互联系的实际情况,便于对电路进行分析和计算。 2、在实际应用中,按电路结构的不同分为 _简单电路和_复杂电路。凡是能运用电阻串联或电阻并联的特点进行简化,然后运用殴姆定律求解的电路为—简单电路;否则,就是复杂电路。 3、在直流电路的分析、计算中,基尔霍夫电流第一定律又称节点电流________ 定律,它的数学表达式为 1 2入1出。假若注入节点A的电流为5A和一6A,则流出节点的电流 I 出=-1 A 。 4、电路中常用的四个主要的物理量分别是电压、电流、电位、电动势。 它们的代表符号分别是I 、U 、V 和E ; 5、在实际电路中,负载电阻往往不只一个,而且需要按照一定的连接方式把它们连接起来, 最基本的连接方式是串联、并联、混联。 6、描述磁场的四个主要物理量是:磁通、磁感应强度、磁导率和磁场强度; 它们的代表符号分别是①、E 、U 和H ; 7、电磁力F的大小与导体中电流I的大小成正比,与导体在磁场中的有效长度L及 导体所在位置的磁感应强度B成正比,即表达式为: F = BIL ,其单位为:牛顿。 8、凡大小和方向随时间做周期性变化的电流、电压和电动势交流电压、交流电流和交流电动势,统称交流电。而随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。 9、有效值(或最大值)、频率(或周期、角频率)和初相位是表征正弦交流电的三个重要物理量,通常把它们称为正弦交流电的三要素。 10、已知一正弦交流电压为U=220..、2 sin(314t+45v,该电压最大值为—220 2卫,角频率 为314 rad/s, 初相位为—45 _、频率是50 Hz周期是 _匚。 11、我国生产和生活所用交流电(即市电)电压为220 V 。其有效值为220 V,最大值为―匕,工作频率f = 50 Hz,周期为T=,其角速度3= 314 rad/s,在1秒钟内电流的方向变化是50. 次。 12、在正弦电路中,用小写字母如i、u等表示瞬时值,用大写字母如I、U等表示_有效值 二、选择题:(每小题2分,共_2^_分) 1有一根阻值为1?的电阻丝,将它均匀拉长为原来的3倍,拉长后的电阻丝的阻值为(D) A、1? B、3? C、6? D 9? 2试计算长度为100m横截面积为的铝导线在常温20r时(备注:20r时,铝的电电阻率p =x 10-8Q .m)的电阻值是多少(B )。 A、1Q; B 、Q; C 、Q; D 、25Qo

微波技术与天线考试试卷(A)

一、填空(102?) 1、充有25.2r =ε介质的无耗同轴传输线,其内、外导体直径分别为 mm b mm a 72,22==,传输线上的特性阻抗Ω=__________0Z 。(同轴线的单位分布电容和单位分布电感分别()() 70120104,F 1085.8,ln 2ln 2--?==?===πμμεπμπεm a b L a b C 和m H ) 2、 匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最_ __________处,在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量,使其反射变小。 3、 平行z 轴放置的电基本振子远场区只有________和________ 两 个分量,它们在空间上___________(选填:平行,垂直),在 时间上_______________(选填:同相,反相)。 4、 已知某天线在E 平面上的方向函数为()?? ? ??-=4sin 4sin πθπθF ,其半功率波瓣宽度_________25.0=θ。 5、 旋转抛物面天线由两部分组成, ___________ 把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反射面,而抛物反射面将其投过来 的球面波沿抛物面的___________向反射出去,从而获得很强 ___________。 二、判断(101?) 1、传输线可分为长线和短线,传输线长度为3cm ,当信号频率为20GHz 时, 该传输线为短线。( ) 2、无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。( )

3、由于沿smith 圆图转一圈对应2λ,4λ变换等效于在图上旋转180°, 它也等效于通过圆图的中心求给定阻抗(或导纳)点的镜像,从而得出对 应的导纳(或阻抗)。( ) 4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时,则负载能得到信源的最大 功率。( ) 5、微带线在任何频率下都传输准TEM 波。( ) 6、导行波截止波数的平方即一定大于或等于零。( ) 7、互易的微波网络必具有网络对称性。( ) 8、谐振频率、品质因数和等效电导是微波谐振器的三个基本参量。( 对) 9、天线的辐射功率越大,其辐射能力越强。( ) 10、二端口转移参量都是有单位的参量,都可以表示明确的物理意义。( ) 三、简答题(共19分) 1、提高单级天线效率的方法?(4分) 2、在波导激励中常用哪三种激励方式?(6分) 3、从接受角度来讲,对天线的方向性有哪些要求?(9分) 四、计算题(41分) 1、矩形波导BJ-26的横截面尺寸为22.434.86a mm b ?=?,工作频率为3GHz ,在终端接负载时测得行波系数为0.333,第一个电场波腹点距负载6cm ,今用螺钉匹配。回答以下问题。 (1)波导中分别能传输哪些模式?(6分) (2)计算这些模式相对应的p νλ,p 及。(9分)

《微波技术与天线》傅文斌-习题标准答案-第章

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第章

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17 第2章 微波传输线 2.1什么是长线?如何区分长线和短线?举例说明。 答 长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将1.0>l 的传输线视为长线,将1.0

最新微波技术与天线 考试重点复习归纳

第一章 1.均匀传输线(规则导波系统):截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。 2.均匀传输线方程, 也称电报方程。 3.无色散波:对均匀无耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导行波的相速v p 与频率无关, 称为无色散波。色散特性:当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为色散特性。 1101 0010110 cos()sin()tan() ()tan()cos()sin() in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z j z Z ββββββ++==++ 2p v f πλβ===/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载 221021101()j z j z j z j z Z Z A e z e e Z Z A e ββββ----Γ===Γ+ 1 10 1110 j Z Z e Z Z φ-Γ= =Γ+ 终端反射系数 均匀无耗传输 线上, 任意点反射系数Γ(z)大小均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性 4. 00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ 111ρρ-Γ= + 1 111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波比 其倒数称为行波系数, 用K 表示 5.行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。综上所述, 对无耗传输线的行波状态有以下结论: ① 沿线电压和电流振幅不变, 驻波比ρ=1; ② 电压和电流在任意点上都同相; ③ 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗 6终端负载短路:负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e -j2β z 此时传输线上任意一点z 处的输入阻抗为 0()tan in Z Z jZ z β= ① 沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为无功功率, 即无能量传输; ② 在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最大且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点;在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最大且等于2|A 1|, 而电流为零, 称这些位置为电压波腹点。 ③ 传输线上各点阻抗为纯电抗, 在电压波节点处Z in =0, 相当于串联谐振, 在电压波腹点处|Z in |→∞, 相当于并联谐振, 在0<z <λ/4内, Z in =jX 相当于一个纯电感, 在λ/4<z <λ/2内, Z in =-jX 相当于一个纯电容,从终端起每隔λ/4阻抗性质就变换一次, 这种特性称为λ/4阻抗变换性。 短路线ls l 110arctan()2s X l Z λπ= 开路线loc 0cot() 2c oc X l arc Z λ π= 9.无耗传输线上距离为λ/4的任意两点处阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方, 这种特 性称之为λ/4阻抗变换性。 10.负载阻抗匹配的方法 基本方法:在负载与传输线之间接入一个匹配装置(或称匹配网络),使其输入阻抗等于传输线的特性阻抗Z 0. 对匹配网络的基本要求:简单易行、附加损耗小、频带宽、可调节以匹配可变的负载阻抗。 实现手段分类:串联λ/4阻抗变换器法、支节调配器法 (1)因此当传输线的特性阻抗 01 Z = 时, 输入端的输入阻抗Z in =Z 0, 从而实现了负载和传输 线间的阻抗匹配(2)串联

电工电子技术基础考试试卷答案

《电工电子技术基础》 一、填空题:(每题3分,共12题,合计 33 分) 1、用国家统一规定的图形符号画成的电路模型图称为,它只反映电路中电气方面相互联系的实际情况,便于对电路进行和。 2、在实际电路中,负载电阻往往不只一个,而且需要按照一定的连接方式把它们连接起来,最基本的连接方式是、、。 3、在直流电路的分析、计算中,基尔霍夫电流第一定律又称定律,它的数学表达式为。假若注入节点A的电流为5A和-6A,则流出节点的电流I 出= A 。 4、电路中常用的四个主要的物理量分别是、、、。 它们的代表符号分别是、、和; 5、在实际应用中,按电路结构的不同分为电路和电路。凡是能运用电阻串联或电阻并联的特点进行简化,然后运用_________求解的电路为_____;否则,就是复杂电路。 6、描述磁场的四个主要物理量是:___、_____、_______和_______;它们的代表符号分别是____、_____、______和____; 7、电磁力F的大小与导体中 ____的大小成正比,与导体在磁场中的有效 ________及导体所在位置的磁感应强度B成正比,即表达式为:________ ,其单位为:______ 。 8、凡大小和方向随时间做周期性变化的电流、电压和电动势交流电压、交流电流和交流电动势,统称交流电。而随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。 9、______________、_______________和__________是表征正弦交流电的三个重要物理量,通常把它们称为正弦交流电的三要素。 10、已知一正弦交流电压为u=2202sin(314t+45°)V,该电压最大值为__________ V,角频率为__________ rad/s,初相位为________、频率是______ Hz周期是_______ s。 11、我国生产和生活所用交流电(即市电)电压为 _ V。其有效值为 _ V,最大值为____ V,工作频率f=____ __Hz,周期为T=_______s,其角速度ω=______rad/s,在1秒钟内电流的方向变化是________次。 二、判断下列说法的正确与错误:正确的打(√),错误的打(×),每小题1分,共 20 分 1、电路处于开路状态时,电路中既没有电流,也没有电压。(_) 2、理想的电压源和理想的电流源是不能进行等效变换。(_) 3、对于一个电源来说,在外部不接负载时,电源两端的电压大小等于电源电动势的大小,且 方向相同。(_) 4、在复杂电路中,各支路中元器件是串联的,流过它们的电流是相等的。(_) 5、用一个恒定的电动势E与内阻r串联表示的电源称为电压源。(_) 6、理想电流源输出恒定的电流,其输出端电压由内电阻决定。(_) 7、将一根条形磁铁截去一段仍为条形磁铁,它仍然具有两个磁极. (_ ) 8、磁场强度的大小只与电流的大小及导线的形状有关,与磁场媒介质的磁导率无关(_)

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第2章

第2章 微波传输线 2.1什么是长线?如何区分长线和短线?举例说明。 答 长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将1.0>l 的传输线视为长线,将 1.0

微波技术与天线实验4利用HFSS仿真分析矩形波导

实验3:利用 HFSS 仿真分析矩形波导 一、 实验原理 矩形波导的结构(如图1),尺寸a×b, a>b ,在矩形波导内传播的电磁波可分为TE 模和TM 模。 图1 矩形波导 1) TE 模,0=z E 。 cos cos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2 cos sin x mn c z n m x n y E H b a b j k e γπππωμ-= 2 sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γωμπππ-=- 2sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a b γλπ ππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γλπ ππ-= 其中,c k =2 2 m n a b ππ???? ? ????? +而mn H 是与激励源有关的待定常数。 2) TM 模 Z H =0,由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。注意:对于mn TM 和mn TE 模, m, n 不能同时为零,否则全部的场分量为零。 mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式,即

c k (mn TM )=c k (mn TE ) = 所以,它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的,即 c λ(mn TM )=c λ(mn TE )= 2 2 2?? ? ??+??? ??b n a m c f (mn TM )=c f (mn TE ) 对于给定的工作频率或波长,只有满足传播条件(f >c f 或λ

微波技术与天线实验3利用ADS设计集总参数匹配电路

一、实验目的 学会用ADS进行集总参数匹配电路设计。 二、实验步骤 1、打开“ADS(Advanced Design System)”软件:点击图标。 2、点击“Close”键,关闭Getting start with ADS窗口(如图1)。 图1 3、在“Advanced Design System 2009(Main)”窗口中点击“File>New Project”(如图2), 图2 在“New project”窗口中的“C:\users\default\”后输入“matching”,点击“OK”(如图3)。

图3 4、默认窗口中的选项(如图4(a)),关闭窗口“Schematic Wizard:1”,进入 “[matching-prj]untitled1(Schematic):1”窗口(如图4(b))。 图4(a) 图4(b) 5、找到“Smith Chart Matching”,并点击(如图5)。

图5 点击“Palette”下的“Smith chart”图标,弹出“Place SmartComponent:1”窗口,点击“OK”按钮(如图6(a))。在操作窗口中点击出一个smith chart,然后点击鼠 标右键选择“End Command”(如图6(b))。 图6 (a)

图6(b) 6、点击“Tools>Smith Chart”(如图7(a)),出现“Smith Chart Utility”以及 “SmartComponent Sync”窗口,点击“Smartcomponent Sync”窗口中的“OK”(如 图7(b))。 图7 (a)

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