【关键字】情况、方法、条件、模式、有效、和谐、加大、规律、稳定、理想、方式、作用、结构、关系、简化、保证、取决于、方向、提高、中心
4-1 谐振腔有哪些主要的参量？这些参量与低频集总参数谐振回路有何异同点？
答：谐振腔的主要特性参数有谐振频率、品质因数以及与谐振腔中有功损耗有关的谐振电导，对于一个谐振腔来说，这些参数是对于某一个谐振模式而言的，若模式不同，这些参数也是不同的。谐振频率具有多谐性，与低频中的回路，当其尺寸、填充介质均不变化时，只有一个谐振频率是不相同的。在谐振回路中，微波谐振腔的固有品质因数要比集总参数的低频谐振回路高的多。一般谐振腔可以等效为集总参数谐振回路的形式。 4-2 何谓固有品质因数、有载品质因数？它们之间有何关系？
答：固有品质因数是对一个孤立的谐振腔而言的，或者说，是谐振腔不与任何外电路相连接（空载）时的品质因数。当谐振腔处于稳定的谐振状态时，固有品质因数0Q 的定义为
02T
W
Q W π
=，其中W 是谐振腔内总的储存能量，T W 是一周期内谐振腔内损耗的能量。 有载品质因数是指由于一个腔体总是要通过孔、环或探针等耦合机构与外界发生能量的耦合，这样不仅使腔的固有谐振频率发生了变化，而且还额外地增加了腔的功率损耗，从而导致品质因数下降，这种考虑了外界负载作用情况下的腔体的品质因数称为有载品质因数l Q 。 对于一个腔体，0
1l Q Q k
=
+，其中k 为腔体和外界负载之间的耦合系数。 4-4 考虑下图所示的有载RLC 谐振电路。计算其谐振频率、无载Q 0和有载Q L 。 解：此谐振电路属于并联谐振电路，其谐振频率为： 无载时，
017.9R Q w L
=
===
有载时，
040.25L e R Q w L =
===
根据有载和无载的关系式
111L e Q Q Q
=+得： 4-5 有一空气填充的矩形谐振腔。假定x 、y 、z 方向上的边长分别为a 、b 、l 。试求下列情形的振荡主模及谐振频率：（1）a b l >>；（2）a l b >>；（3）l a b >>；（4）a b l ==。 解：对于mnp T 振荡模，由TE 型振荡模的场分量知p 不可为0，所以主模可能为011TE 或
101TE ，这取决于a 与b 间的相对大小。其谐振频率为
对于mnp T 振荡模，由TM 型振荡模的场分量知，m 、n 皆不能为0，而p 可为0，故其主模应为110TM ，其谐振频率与上式相同。
对101TE 模
0f =
对011TE 模
0f =
对110TM 模
0f =
可见，（1）对a b l >>情况，110TM 是主模；（2）对a l b >>情况，101TE 是主模；(3)对l a b >>情况，101TE 是主模；（4）对a b l ==情况，上列三式值相同，故出现三种振
荡模式的简并，其振荡频率为0f =
0λ=。 4-6 设矩形谐振腔由黄铜制成，其电导率m S /1046.17?=σ， 尺寸为5a cm =，3b cm =，
6l cm = ，试求101TE 模式的谐振波长和无载品质因数0Q 的值
解: 谐振波长为
07.68cm λ=
=
矩形谐振腔的表面电阻为
0.1028s R =
=Ω 无载品质因数为 233033333
04801
212522s a l b Q R a b bl a l al πλ==+++
4-7用 BJ-100 波导做成的102TE 模式矩形腔，今在 z=l 端面用理想导体短路活塞调谐，其频率调谐范围为 9.3GHz-10.2GHz ，求活塞移动范围。假定此腔体在运输过程中其中心部分受到挤压变形，Q 值会发生什么变化？为什么？(BJ-100: a=22.86mm,b=10.16mm) 解：由矩形腔的谐振频率公式得： 因为：S
V
Q ∞
，体积V 变小，而表面积S 几乎不变，所以Q 值变小。
4-8 一个空气填充的矩形谐振腔，尺寸为3a b l cm ===，用电导率71.510/s m σ=?的黄铜制作，试求工作于111TE 模的固有品质因数。
解：111TE 模，正方形腔 3a b l cm ===。铜制，71.510/s m σ=?，7
410/H m μπ-=?。空气填充，10310/cm s υ=?。故
8.662r f GHz a
υ
==， 254.41r r f GHz ωπ==
3.464r cm λ=
=，
50.139610m δ-=
=? 正方形腔111TE 模的无载0Q 为
4-9 一矩形腔中激励101TE 模，空腔的尺寸为355cm cm cm ??，求谐振波长。如果腔体是铜制的，其中充以空气，其0Q 值为多少？铜的电导率为75.710/S m σ=?。 解：根据矩形腔的谐振波长公式求得：
所以谐振频率为 8
00310 5.8250.0515
c
f GHz λ?===
表面电阻为
320.0710s R -===?Ω 固有品质因数为 223/202233
2() 1.561229724()()4s s
b a l Q R al a l b a l R πη
πη
+==?=+++ 4-10试以矩形谐振腔的101TE 模式为例，证明谐振腔内电场能量和磁场能量相等，并分别求其总的电磁储能。
解：对矩形谐振腔的101TE 模而言，其场分量为：
0sin
sin
y x
z
E E a
l
ππ=,
0sin cos x TE jE x z
H Z a l
ππ-=
,
0cos sin z j E x x
H k a a l
πππη=
101TE 模式的电场储能为 *
20416
e y y q abl W E E d E εν=
=?
而磁场储能为 2
*
*20
22221()()416m x x z z
TE abl
x W H H H H d E Z k a
μ
μνη=+=+?
其中 TE k Z η
β
=
，10ββ==
总电磁能为 20
8
e m abl
W W W E ε=+=
4-11两个矩形腔，工作模式均为101TE ，谐振波长分别为3r cm λ=和10r cm λ=，试问那一个腔的尺寸大？为什么？
解：矩形腔101TE 模式的谐振波长为
可见，r λ与a 、l 成正比。当腔的横截面尺寸（a 、b ）不变时，101TE 模的r λ只与l 成正比，故10r cm λ=的尺寸大；当腔的长度l 不变，则10r cm λ=时，a b ?尺寸大，即腔的横向尺寸大（a 的尺寸大）。
4-12 铜制矩形谐振腔的尺寸为：20a l mm ==，10b mm =。铜的电导率为
71.510/s m σ=?。当腔内（1）充以空气，（2）填充聚四氟乙烯介质时，分别为谐振腔的
主模谐振频率、谐振波长及c Q 、d Q 和0Q 。介质的 2.1r ε=，损耗角正切tan 0.0004δ=。 解：由题意知该谐振腔的主模为101TE （1）空气填充情况 （2）介质填充情况
07.319f GHz =
=，
322.310s R -==?Ω
04426c s Q =
=， 0112500tan 0.0004d Q δ=
== 同时考虑导体损耗和介质损耗时的Q 值时
4-13横截面尺寸为mm a 86.22= ，mm b 16.10=的矩形波导，传输频率为10GHz 的10H 波，在某横截面上放一导体板，试问：在何处再放导体板，才能构成震荡模式为101H 的矩形谐振腔？若包括l 在内的其他条件不变，只是改变工作频率，则上述腔体中可能有哪些振荡模式？若腔长l 加大一倍，工作频率不变，此时腔体中的振荡模式是什么？谐振波长有无变
化？
解：（1）波导波长
第二块导体板应放在相邻的波节处，故两板的距离为 （2）矩形谐振腔的谐振波长
若l b a ,,的尺寸不变，频率改变，则谐振波长0λ随之改变，因l n m ,,不同，故谐振腔是多谐的。如果当频率改变，在矩形波导中不激起其他模式，只传输10TE 模式，则可能产生的振荡模式为10p TE （p 为大于1的正整数）；若因某种原因激起其他模式，则可能产生
mnp TE mnp TM 等模式。
（3）若腔长增大一倍，设l l 2'=，则
由此可见，振荡模式改为102H ，但谐振波长不变。
4-14 一个矩形波导腔由一段铜制WR-187H 波段波导制成，有cm a 755.4= 和cm b 215.2=，
腔用聚乙烯(25.2=r ε和004.0tan =δ)填充。若谐振产生在GHz f 5=处，求出所需长度d 和1=l 和2=l 谐振模式引起的Q 。
解：波数k 是 1157.08k m -=
= 谐振时所需的长度d （当m=1,n=0时）为
在5GHz 时铜的表面电阻为Ω?=-2
1084.1s R 。本征阻抗是
导体损耗引起的Q 是
得出的仅由电介质损耗引起的Q （1=l 和2=l ）是 所以，得出的总Q 是
4-15圆柱形谐振腔中的干扰波型有哪几种？ 答：一般有四种干扰波型。
自干扰型，就是场结构在腔的横截面内与所选定的工作波型具有相同的分布规律，但纵向场结构和谐振频率并不相同的波型。
一般干扰型，就是在工作方块内，其调谐曲线与所选定的工作波型调谐曲线相平行的波型。 交叉型，就是在工作方块内，其调谐曲线与所选定的波型的调谐曲线相交的波型，它的场结构与工作波型的场结构完全不同。
简并型，就是其调谐曲线与所选定的工作波型的调谐曲线完全重合、谐振频率完全相同、但场结构完全不同的波型。
4-16一个圆柱形谐振腔，其直径为4cm ，长为4cm ，工作模式为010TM ，求其谐振频率0f 。 解：因为 2.1 1.052
D
l D
=，所以圆柱谐振腔工作模式为010TM ，此时谐振波长为 所以求得谐振频率0f 为：8
02
310 5.7255.2410
r c
f GHz λ-?===? 4-17一个圆谐振腔，其a d 2=,设计在5GHz 谐振，用011TE 模。若腔是由铜制成的，用聚四氟乙烯08.2=r ε和tan 0.004δ=，求腔的尺寸和Q 。
解：
18
90110.15110
308.2)105(22-=??==
m c f k r
πεπ 得出011TE 模的谐振频率是
用832.3'
01=p 。又因为a d 2=，
对a 求解可得 则cm d 48.5=。
在5GHz 时，铜的表面电阻Ω=0184.0s R 。用1,0===l m n 和a d 2=，得出导体损耗引起的Q 是
为了简化这个表达式，得出由介质损耗引起的Q 是 所以腔的总Q 是
4-18有两个半径为5cm ，长度分别为10cm 和12cm 的圆柱腔，试求它们工作于最低振荡模式的谐振频率。
解：对于圆柱形腔，当 2.1l R >，最低模式为111TE ；当 2.1l R <，最低模式为010TM 。 所以，对于5a cm =，110l cm =的腔，由于 2.1l R <，故最低模式为010TM ，其谐振波长
2.62r R λ=，其谐振频率r f 为（空气填充）
对于5a cm =，212l cm =的腔，由于 2.1l R >，故最低模式为111TE ，其谐振波长r λ为
r λ=
， 11 1.841μ=
所以其谐振频率
10
310310 2.157r r
f GHz λ?=
=?= 4-19有一半径为5cm ，腔长为10cm 的圆柱形谐振腔，试求其最低振荡模式中的品质因数。(腔体为铜，其cm 4105.1-?=σ) 解： 腔长
故谐振腔的最低振荡模式是010E 模 谐振波长和谐振频率为： 谐振腔的品质因数为
4-20求半径为5cm ，长度为15cm 的圆柱腔最低振荡模式的谐振频率和无载Q 值。（用
71.510/s m σ=?的黄铜制作）
解：5a cm =，15l cm =, 2.1l a >，最低振荡模式为111TE 。 所以， 0111
0.1483c
m f λ=
= 对于71.510/s m σ=?的黄铜，9
212.69210r r f ωπ==?，7
410/H m μπ-=?，
/2/0.667D l R l ==，则
50.28910m δ-=
=?，40 1.2510Q =?
4-21有一半径为5cm ，腔长为10cm 的圆柱谐振腔，试求其最低振荡模式的谐振频率和品质因数。（腔体为铜，其41.510cm δ-=?） 解： 腔长： 10 2.110.5l cm a cm =<= 故谐振腔的最低振荡模式是010E 模式。
谐振波长和频率为： 0 2.6113.05a cm λ==， 00
2.29c
f GHz λ=
=
谐振腔的品质因数为： 400 2.405 2.22102(1)
Q a l
λδπ=
?=?+ 4-22一个半径为5cm ，腔长为10cm 的圆柱谐振腔，若腔体用电导率71.510/s m σ=?的黄铜制作，试求腔体的无载品质因数；若在腔体的内壁上镀一电导率76.1710/s m σ=?的银，试求腔体的无载品质因数；若腔的内壁上镀一电导率74.110/s m σ=?的金，试求腔的无载品质因数。
解：圆柱形腔半径5R cm =，腔长10l cm =，因此， 2.1l R <，最低模式为010TM ，所以
其的固有品质因数0Q 为 01
1R
Q R
l
δ=
?
+，
δ=
7
0410/H m μμπ-==?。
（1）若腔体用电导率71.510/s m σ=?的黄铜制成，其趋肤深度δ由上式计算得 所以 401
1.235101R
Q R
l
δ=
?
=?+
（2）若腔内壁镀电导率76.1710/s m σ=?的银，其趋肤深度为 所以，其固有品质因数为 401
2.49101R
Q R
l
δ=
?
=?+
（3）若腔内壁镀电导率74.110/s m σ=?的金，其趋肤深度 所以，其固有品质因数为 401
2.03101R
Q R
l
δ=
?
=?+
4-23有一圆柱式谐振波长计，工作模式011H ，空腔直径3=D ，直径与长度之比的可变范围为2－4，试求波长计的调谐范围。
解：对于模式011H ，832.301==μni x ，因此有 当2/=l D 时 得
当4/=l D 时 得
故调谐范围为15.8～23.4GHz
4-24 一个充有空气介质，半径为1cm 的圆波导，现在其中放入两块短路板，构成一个谐振腔，工作模式为021TM ，谐振频率为30GHz ，试求两短路板之间的距离。 解：圆柱形谐振腔mnp TM 振荡模式的谐振波长公式为：
对于021TM 模，02 5.520υ=，1p =。谐振频率30r f GHz =，空气填充，其谐振波长为 由于腔的半径1R cm =，由谐振波长公式解出腔长l 为
4-25 设计一个工作于010TM 振荡模式的圆柱形谐振腔，谐振波长为3cm ，若要求腔内不存在其他振荡模式，试求腔的直径与长度。
解：根据圆柱腔的谐振频率与振荡模式和腔体尺寸的关系式为 对于010TM 模式（0p =），有 22
01()(
)r f D υνπ
= 其中01 2.405ν=
，10
310/s υ=?。因此圆形腔010TM 模的直径D 为
对于空气填充，3r cm λ=，其中10
31010r r
f GHz λ?=
=，因此，腔的直径为
010TM 模式的谐振频率与腔长无关系，为保证单模工作，由 波形图可知，
4-26 用一个工作于011TE 振荡模的圆柱形谐振腔作为波长计，频率范围是2.84-3.2GHz ，试确定腔体的尺寸。 解：（1）求频宽比2
22
max min 3.2(
)() 1.26952.84
f F f === （2）由工作模式011TE 和2
F 确定2
min (/)D l
（3）由波型图查到2min (/)0.5924D l =对应的011TE 模的220
min ()1015.3f D -?=，解出直
径D 为
（4）由所确定的D 和所给出的max 3.2f GHz =，求得
（5）由波形图，查出011TE 模，220
max ()1019.41f D -?=对应的 （6）由13.77D cm =，2min (/)0.5924D l =，2
max (/) 2.8D l =计算
所以，腔直径13.77D cm =，调谐范围为8.23~17.89cm 。
4-27 设计一个工作于011TE 振荡模式的圆柱形谐振腔，谐振波长为10cm ，欲使其无载0Q 尽
量大一些，试求腔的直径和长度。
解：对于工作模式给定的腔而言，2
2
/H H τ是一个常数。故无载品质因数0Q 与腔的体积比/V S 成正比，即0V
Q A
S
δ=。因此，为了提高0Q 值，应尽可能使/V S 大些，且选用电导率σ大的材料制成。本着这一原则，有波型因数0
()Q δ
λ
与/D l 关系曲线可知，当/ 1.3D l =时，011TE 模的0
0.67Q δ
λ
=。 由模式图，当/ 1.3D l =，2
(/) 1.69D l =，对应的011TE 模的220
()1017.5r f D -?=，因此
腔直径13.94D cm ==，腔长10.721.3
D
l cm ==。
4-28 电容加载式同轴线腔的内外导体半径分别为0.5cm 和1.5cm ，终端负载电容为1nF ，谐振频率为3000MHz ，求腔长。 解：
65.92c b
Z a
=
=Ω，9218.8510r r f ωπ==? 10r cm λ=， 1C nF =
因此，腔长l 为1arctan (0.00135)22
r r r c l p p cm CZ λλπω=
+=+ （0,1,2,3...p =） 4-29有一加载同轴线谐振腔，已知内导体直径为0.5cm ，外导体直径为1.5cm ，终端电容为1pF ，要求谐振在3GHz ，试确定该腔最短的两个长度。 解：同轴线的阻抗特性
66c D
Z d
=
=Ω
由谐振条件 01
cot c
C l Z ωβ=
得 11
arctan (0,1,2...)c l n m CZ πβω??=+=????
当n=0 和1时，分别为
4-30 有一个
4
λ
同轴谐振腔，其内导体外直径为d ，外导体内直径为D ，用电导率为75.810/s m σ=?的铜制成，填充介质为空气，若忽略短路板的损耗，试求：
（1）无载品质因数0Q 的表达式。
（2）当/D d 为何值时，无载品质因数最大。
解：（1）根据同轴谐振器中电磁场分量得出同轴谐振器的品质因数0Q
其中
2
2
22
20
(21)cos[]ln b l
m m V
a
E E p b H dV j z rdrd dz l r l a
π
π?πηη+==?
?
??
所以 0ln
2
11()2ln b
l a
Q b
l a b a
πδππ=
++
当4
l λ=时，0Q 为 0ln
2118ln r b
a Q
b a b a
δλ=++ 若不考虑端壁损耗，则 0ln
ln
2111b D
D a d Q D a b d
δδ=
=++ 其中，2D b =，同轴线外导体内直径；2d a =
，同轴线内导体外直径；δ=
（3）令/D d x =，故
求极值 021
(1)ln []0(1)
x x
dQ D x
dx x δ+-==+ 即 ln 1x x x =+ 解得 3.6D
x d
== 即当
3.6D d =时，4
λ
同轴线谐振腔在不考虑端壁损耗时，其无载品质因数有最大值。 4-31 若在长度为l 两端短路的同轴腔中央旋入一金属小螺钉，其电纳为 B ；旋入螺钉后谐振频率如何变化?为什么? 求谐振频率表示式。 解：旋入螺钉后，谐振时有 2
l p
λ
=；
当21p n =-时，对于场终端短路线，无论激励从哪一点馈入，皆对激励源呈并联谐振，旋
入螺钉后不影响谐振频率。0ω=
。
设馈入点为
2l 处， 24
l ky p λ= 则对两端回路，输入阻抗均为 0
(21)/2
in Z Z l
j n απωω=
+-?
则1000
2
(
)(21)/2in Z Z B Z l BZ j n απωω-=+=++-?
ω∴=
其中00Z k l BZ α=+，00(21)4n C Z πω-=，201
L C ω=
4-32 由一根铜同轴线制成的2/λ谐振器，其内导体半径为1mm ，外导体半径为4mm 。若谐振频率是5GHz ，对空气填充的同轴线谐振器和聚四氟乙烯填充的同轴线谐振器的Q 进行比较。
解：我们必须首先计算同轴线的衰减，铜的电导率m S /10813.57?=σ，因此表面电阻是 对于空气填充的同轴线，由导体损耗引起的衰减是
对于聚四氟乙烯，08.2=r ε和004.0tan =δ，所以用聚四氟乙烯填充的同轴线，由导体损耗引起的衰减是
空气填充的介质损耗是零，但是聚四氟乙烯填充的同轴线的介质损耗是 最终计算得到的Q 是
结果表明空气填充同轴线谐振Q 值几乎是聚四氟乙烯的两倍。
4-33试举出电容加载同轴型谐振腔的两种调谐方法。并画出调谐机构的示意图。 解：电容加载的同轴腔有两种调谐方式，一种是电感调谐，即调同轴线长l ；一种是电容调谐，即调间隙d 。
4-34 工作在3GHz 的反射调速管，需设计一个环形谐振腔，如腔长1l cm =，半径
031R r cm ==，试求两栅间的距离d 为多少？
解：谐振波长为8
09
3100.110310
c m cm f λ?====?
所以，010r λπ== 得：0
2
200
2ln
2ln 30.02430()()R l r d cm r λππ===
4-36 一个谐振器由一段Ω50开路微带线制成，缝隙耦合到Ω50的馈线，谐振频率为5GHz ，有效介电常数是1.9，衰减是0.01dB/cm 。求谐振器的长度、谐振器的Q 及临界耦合时所需耦合电容的值。
解：第一个谐振频率将发生在谐振器的长度2/g λ= 附近。所以忽略边缘场，近似谐振频率是 02
p
g
e
v f λε==
由上式可求出谐振器的长度为：
这不包含耦合电容的影响。然后求出谐振器的Q 为 求出归一化耦合电容的电纳为 所以耦合电容的数值为
这应该是谐振器到Ω50馈线的临界耦合时的答案。
4-37考虑一个长度的2/λ的Ω50开路微带线构成的微带谐振器。基片是聚四氟乙烯
08.2=r ε和tan 0.0004δ=，厚度是0.159cm ，导体是铜。计算是5GHz 谐振时，微带线的
长度和谐振器的Q 。忽略在微带线端口的杂散场。 解：由公式 其中 )11
.023.0(1121600r r r r Z A εεεε++-++=
， r
Z B επ02377=
求得基片Ω50微带线的宽度是
有效介电常数是 80.1=r ε 然后，计算出谐振长度为 传播常数是
导体损耗引起的衰减是
利用表面电阻s R ，得出由介质损耗引起的衰减是 计算出Q 是
4-38 谐振腔耦合分为哪几类？分别采取的方式是什么？
答：（1）电场耦合，即通过电场使谐振腔与外电路相耦合，有时又称为电容耦合，这类耦合结构有电容膜片或探针；
（2）磁场耦合，即通过磁场使谐振腔与外电路相耦合，故又称为电感耦合，这类耦合结构
有电感膜片或耦合环；
（3）电磁耦合，即通过电场或磁场使谐振腔与外电路相耦合，这类耦合有耦合小孔等。
一．简答：（50分） 1．什么是色散波和非色散波？（5分） 答：有的波型如TE 波和TM 波，当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波而言，其相速v p 和群速v g 都随频率而变化的，把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM 波的相速v p 和群速v g 与频率无关，把具有这种特性的波型称为非色散波。 2．矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波？（5分） 答：（1）矩形波导为单导体的金属管，根据边界条件波导中不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （2）圆波导是横截面为圆形的空心金属管，其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （3）同轴线是一种双导体传输线。它既可传输TEM 波，也可传输TE 波和TM 波。 3．什么是TE 波、TM 波和TEM 波？（5分） 答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型： （1）横磁波（TM 波），又称电波（E 波）:0=H Z ，0≠E Z ； （2）横电波（TE 波），又称磁波（H 波）：0=E Z ，0≠H Z ； （3）横电磁波（TEM ）：0=E Z ，0=H Z 。 4．导波系统中的相速和相波长的含义是什么？（5分） 答：相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。 相波长λp 是指等相位面在一个周期T 内移动的距离。 5．为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽？（5分） 答：以两节阶梯阻抗变换器为例，设每节4 λ阻抗变换器长度为θ，三个阶
梯突变的电压反射系数分别为 Γ ΓΓ2 1 ,,则点反射系数为 e e U U j j i r θ θ 42210--ΓΓΓ++==Γ，式中说明，当采用单节变换器时只有两 个阶梯突变面，反射系数Γ的表达式中只有前两项，若取ΓΓ=10，在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零，即两突变面处的反射波在输入端相互抵消，从而获得匹配；但偏离中心频率时，因2/πθ≠，则两个反射波不能完全抵消。然而在多节阶梯的情况下，由于多节突变面数目增多，参与抵消作用的反射波数量也增多，在允许的最大反射系数容量Γm 相同的条件下， 使工作频带增宽。 6．请简述双分支匹配器实现阻抗匹配的原理。（7分） 答： B A Z L 如图设：AA’,BB’两个参考面分别跨接两个短截线，归一化电纳为jB 1,jB 2 A A’,BB’两参考面处的等效导纳，在考虑分支线之前和之后分别为 y iA ',y A A '' y iB ',y B B ' ' ,从负载端说起，首先根据负载导纳在导纳圆图上找 到表示归一化负载导纳的点，以此点到坐标原点的距离为半径，以坐标原点为圆心画等反射系数圆，沿此圆周将该点顺时针旋转（4πd 1）rad ，
第一章 2、完成下列数制之间的转换。 （1）01011100B=92D （3）135D=10000111B （5）10110010B=262Q=B2H 3、组合型BCD码和非组合型BCD码有什么区别？写出十进制数254的组合型BCD数和非组合型数。 答：组合型BCD码用高四位和低四位分别对应十进制数的个位和十位，其表示范围是0~99；非组合型BCD码用一个字节的低四位表示十进制数，高四位则任意取值，表示范围为0~9。 组合型：254=（001001010100）BCD 非组合型：254=（00000010 00000101 00000100）BCD 7、计算机为什么采用补码形式存储数据？当计算机的字长n=16，补码的数据表示范围是多少？ 答：在补码运算过程中，符号位参加运算，简化了加减法规则，且能使减法运算转化为加法运算，可以简化机器的运算器电路。+32767~ -32768。 9、设计算机字长n=8，求下列各式的[X+Y]补和[X-Y]补，并验证计算结果是否正确。 （1）X=18，Y=89 [X+Y]补=00010010+01011001=01101011B=107D 正确 [X-Y]补=10111001B=00010010+10100111=（-71D）补正确 （2）X=-23，Y=-11 [X+Y]补=11101001+11110101=11011110B=（-34D）补正确[X-Y]补=11101001+00001011=11110100B=（-12D）补正确 （3）X=18，Y=-15 [X+Y]补=00010010+11110001=00000011B=（3D）补正确 [X-Y]补=00010010+00001111=00100001B=（33D）补正确 （4）X=-18，Y=120 [X+Y]补=11101110+01111000=01100110B=（102D）补正确[X-Y]补=11101110+10001000=01110110B=（123D）补由于X-Y=-138 超出了机器数范围，因此出错了。 13、微型计算机的主要性能指标有哪些？ 答:CPU字长、存储器容量、运算速度、CPU内核和IO工作电压、制造工艺、扩展能力、软件配置。 第二章 2、8086标志寄存器包含哪些标志位？试说明各标志位的作用。 答：进位标志：CF；奇偶校验：PF；辅助进位：AF；零标志：ZF；符号标志：SF；溢出标志：OF。 5、逻辑地址与物理地址有什么区别？如何将逻辑地址转换为物理地址？ 答：物理地址是访问存储器的实际地址，一个存储单元对应唯一的一个物理地址。逻辑地址是对应逻辑段内的一种地址表示形式，它由段基址和段内偏移地址两部分组成，通常表示为段基址：偏移地址。 物理地址=段基址*10H+偏移地址。 6、写出下列逻辑地址的段基址、偏移地址和物理地址。 （1）2314H：0035H （2）1FD0H:000AH 答：（1）段基址：2314H；偏移地址：0035H；物理地址：23175H。 （2）段基址：1FD0H；偏移地址：000AH；物理地址：1FD0AH。 8、设（CS）=2025H，（IP）=0100H，则当前将要执行指令的物理地址是多少？ 答：物理地址=（CS）*10H+（IP）=20350H 9、设一个16字的数据区，它的起始地址为70A0H：DDF6H（段基址：偏移地址），求这个数据区的首字单元和末字单元的物理地址。
4-1 谐振腔有哪些主要的参量？这些参量与低频集总参数谐振回路有何异同点？ 答：谐振腔的主要特性参数有谐振频率、品质因数以及与谐振腔中有功损耗有关的谐振电导，对于一个谐振腔来说，这些参数是对于某一个谐振模式而言的，若模式不同，这些参数也是不同的。谐振频率具有多谐性，与低频中的回路，当其尺寸、填充介质均不变化时，只有一个谐振频率是不相同的。在谐振回路中，微波谐振腔的固有品质因数要比集总参数的低频谐振回路高的多。一般谐振腔可以等效为集总参数谐振回路的形式。 4-2 何谓固有品质因数、有载品质因数？它们之间有何关系？ 答：固有品质因数是对一个孤立的谐振腔而言的，或者说，是谐振腔不与任何外电路相连接（空载）时的品质因数。当谐振腔处于稳定的谐振状态时，固有品质因数0Q 的定义为 02T W Q W π =，其中W 是谐振腔内总的储存能量，T W 是一周期内谐振腔内损耗的能量。 有载品质因数是指由于一个腔体总是要通过孔、环或探针等耦合机构与外界发生能量的耦合，这样不仅使腔的固有谐振频率发生了变化，而且还额外地增加了腔的功率损耗，从而导致品质因数下降，这种考虑了外界负载作用情况下的腔体的品质因数称为有载品质因数l Q 。 对于一个腔体，0 1l Q Q k = +，其中k 为腔体和外界负载之间的耦合系数。 4-4 考虑下图所示的有载RLC 谐振电路。计算其谐振频率、无载Q 0和有载Q L 。 谐振器 负载 1800Ω 解：此谐振电路属于并联谐振电路，其谐振频率为： 0356f MHz = = = 无载时， 017.9R Q w L = === 有载时， 040.25L e R Q w L = ===
6、[+42]原＝00101010B=[+42]反＝[+42]补 [－42]原＝10101010B [－42]反＝11010101B [－42]补＝11010110B [+85]原＝01010101B=[+85]反＝[+85]补 [－85]原＝11010101B [－85]反＝10101010B [－85]补＝10101011B 10、微型计算机基本结构框图 微处理器通过一组总线(Bus)与存储器和I/O接口相连，根据指令的控制，选中并控制它们。微处理器的工作：控制它与存储器或I/O设备间的数据交换；进行算术和逻辑运算等操作；判定和控制程序流向。 存储器用来存放数据和指令，其内容以二进制表示。每个单元可存8位(1字节)二进制信息。 输入——将原始数据和程序传送到计算机。 输出——将计算机处理好的数据以各种形式（数字、字母、文字、图形、图像和声音等）送到外部。 接口电路是主机和外设间的桥梁，提供数据缓冲驱动、信号电平转换、信息转换、地址译码、定时控制等各种功能。 总线：从CPU和各I/O接口芯片的内部各功能电路的连接，到计算机系统内部的各部件间的数据传送和通信，乃至计算机主板与适配器卡的连接，以及计算机与外部设备间的连接，都要通过总线（Bus）来实现。 13、8086有20根地址线A19～A0，最大可寻址220=1048576字节单元，即1MB；80386有32根地址线，可寻址232=4GB。8086有16根数据线，80386有32根数据线。
1、8086外部有16根数据总线，可并行传送16位数据； 具有20根地址总线，能直接寻址220=1MB的内存空间； 用低16位地址线访问I/O端口，可访问216=64K个I/O端口。 另外，8088只有8根数据总线 2、8086 CPU由两部分组成：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU） BIU负责CPU与内存和I/O端口间的数据交换： BIU先从指定内存单元中取出指令，送到指令队列中排队，等待执行。 执行指令时所需的操作数，也可由BIU从指定的内存单元或I/O端口中获取，再送到EU去执行。 执行完指令后，可通过BIU将数据传送到内存或I/O端口中。 指令执行单元（Execution Unit，EU） EU负责执行指令： 它先从BIU的指令队列中取出指令，送到EU控制器，经译码分析后执行指令。EU的算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）完成各种运算。 6、见书P28-29。 7.（1） 1200：3500H=1200H×16+3500H=15500H （2） FF00：0458H=FF00H×16+0458H=FF458H （3） 3A60：0100H=3A80H×16+0100H=3A700H 8、（1）段起始地址 1200H×16＝12000H,结束地址 1200H×16+FFFFH＝21FFFH （2）段起始地址 3F05H×16＝3F050H,结束地址 3F05H×16+FFFFH＝4F04FH （3）段起始地址 0FFEH×16＝0FFE0H,结束地址 0FFEH×16+FFFFH＝1FFD0H 9、3456H×16+0210H=34770H 11、堆栈地址范围：2000：0000H~2000H(0300H-1)，即20000H~202FFH。执行两条PUSH指令后，SS：SP=2000：02FCH，再执行1条PUSH指令后，SS：SP=2000：02FAH。 12、（2000H）=3AH, (2001H)=28H, (2002H)=56H, (2003H)=4FH 从2000H单元取出一个字数据需要1次操作，数据是 283AH; 从2001H单元取出一个字数据需要2次操作，数据是 5628H; 17、CPU读写一次存储器或I/O端口的时间叫总线周期。1个总线周期需要4个系统时钟周期（T1~T4）。8086－2的时钟频率为8MHz，则一个T周期为125ns，一个总线周期为500ns，则CPU每秒最多可以执行200万条指令。
一、填空题（40分，每空2分） 1、微波是指波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波。则其对应的频率范围从___ ___赫兹 到___ __赫兹。 2、研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是 的分析方法， 一种是 分析方法。 3、微波传输线种类繁多，按其传输的电磁波型，大致可划分为三种类 型 、 、 。 4、测得一微波传输线的反射系数的模2 1=Γ，则行波系数=K ；若特性阻抗Ω=750Z ，则波节点的输入阻抗=)(波节in R 。 5．矩形波导尺寸cm a 2=，cm b 1.1=。若在此波导中只传输10TE 模，则其中电磁波的工作 波长范围为 。 6．均匀无耗传输线工作状态分三种：（1） （2） （3） 。 7．微波传输系统的阻抗匹配分为两种： 和 。阻抗匹配的方法中最基本 的是采用 和 作为匹配网络。 8.从传输线方程看，传输线上任一点处的电压或电流都等于该处相应的 波 和 波的叠加。 9. 阻抗圆图是由等反射系数圆和__ ___组成。 二、简答或证明题（20分，第1题8分，第2题6分，第3题6分） 1、设特性阻抗为0Z 的无耗传输的行波系数为K ，第一个电压波节点到负载的距离min l 证明：此时终端负载阻抗为：min min 0tan K 1tan j K l j l Z Z L ββ--= （8分）
2、若想探测矩形波导内的驻波分布情况，应在什么位置开槽？为什么？（请用铅笔画出示意图）（6分） 3、微波传输线的特性阻抗和输入阻抗的定义是什么？ （6分） 三、计算题（40分） 1、如图所示一微波传输系统，其 0Z 已知。求输入阻抗in Z 、各点的反射系数及各段的电压驻 波比。（10分）
2-1 波导为什么不能传输TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM 波型。 2-2 什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波（0z E =，0z H =），TE 波(0z E =,0z H ≠),TM 波（0z E ≠，0z H =） 2-3 何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：0z E =，0z H =的为TEM 波；0z E =,0z H ≠为TE 波；0z E ≠，0z H =为TM 波。 TE 波阻抗： x TE y E wu Z H ηβ = ==> TM 波阻抗： x TM y E Z H w βηε= == 其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 2-4 试将关系式y z x H H jw E y z ε??-=??，推导为1()z x y H E j H jw y βε?=+?。 解：由y H 的场分量关系式0j z y H H e β-=（0H 与z 无关）得： y y H j H z β?=-? 利用关系式y z x H H jw E y z ε??-=??可推出： 11()()y z z x y H H H E j H jw y z jw y βεε???= +=+??? 2-5 波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。 2-6 何为波导的截止波长c λ？当工作波长λ大于或小于c λ时，波导内的电磁波的特性有何
1 思考与练习题 一、选择题 1.计算机硬件中最核心的部件是( )。C A.运算器 B.主存储器 C.CPU D.输入/输出设备 2.微机的性能主要取决于( )。 A (B——计算机数据处理能力的一个重要指标) A.CPU B.主存储器 C.硬盘 D.显示器 3.计算机中带符号数的表示通常采用( )。C A.原码 B.反码 C.补码 D.BCD码 4.采用补码表示的8位二进制数真值范围是( )。C A.-127～+127 B.-1 27～+128 C.-128～+127 D.-128～+128 5.大写字母“B”的ASCII码是( )。B A.41H B.42H C.61H D.62H 6.某数在计算机中用压缩BCD码表示为10010011，其真值为( )。C A.10010011B B.93H C.93 D.147 二、填空题 1.微处理器是指_CPU_；微型计算机以_CPU_为核心，配置_内存和I/O接口_构成；其特点是_(1)功能强 (2)可靠性高 (3)价格低 (4)适应性强 (5)体积小 (6)维护方便_。P8 P5 2.主存容量是指_RAM和ROM总和_；它是衡量微型计算机_计算机数据处理_能力的一个重要指标；构成主存的器件通常采用_DRAM和PROM半导体器件_。P5 P9 3.系统总线是_CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息_的公共通道；根据传送内容的不同可分成_数据、地址、控制_3种总线。P9 4.计算机中的数据可分为_数值型和非数值型_两类，前者的作用是_表示数值大小，进行算术运算等处理操作_；后者的作用是_表示字符编码，在计算机中描述某种特定的信息_。P12 5.机器数是指_数及其符号在机器中加以表示的数值化_；机器数的表示应考虑_机器数的范围、机器数的符号、机器数中小数点位置_3个因素。P15 P16 6.ASCII码可以表示_128_种字符，其中起控制作用的称为_功能码_；供书写程序和描述命令使用的称为_信息码_。P18 P19 三、判断题 1.计算机中带符号数采用补码表示的目的是为了简化机器数的运算。( )√ 2.计算机中数据的表示范围不受计算机字长的限制。( )× 3.计算机地址总线的宽度决定了内存容量的大小。( )√ 4.计算机键盘输入的各类符号在计算机内部均表示为ASCII码。( )× (键盘与计算机通信采用ASCII码) 2 思考与练习题 一、选择题 1.在EU中起数据加工与处理作用的功能部件是( )。A A.ALU B.数据暂存器 C.数据寄存器 D.EU控制电路 2.以下不属于BIU中的功能部件是( )。 B A.地址加法器 B.地址寄存器 C.段寄存器 D.指令队列缓冲器
2-1波导为什么不能传输 TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输 TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电 流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内， 不可能存在静电荷或恒定电流， 因此也不可能 传输TEM 波型。 2-2什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波(E z=O , H z=O )，TE 波(E z =O ,H z HO ),TM 波(Ez^O , H z = O ) 2-3何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：E z =0，H z =0 的为 TEM 波；E z =O ,H z =O 为 TE 波；E z =0，H z =0 为 TM 波。 其中为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 cH z ￡H y 唏戸亠 1 cH z R 2-4试将关系式 z y =jw ；E x ，推导为E x ( —j ：Hy )。 cy az jw g ￡y 解：由H y 的场分量关系式 H y =H O e —j ：z ( H 0 与z 无关)得： 利用关系式凹一也二jw ；E x 可推出: 纽 cz 2-5波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损 耗和衰减 等。 2-6何为波导的截止波长 ’c ?当工作波长’大于或小于’c 时，波导内的电磁波的特性有何 TE 波阻抗: TM 波阻抗: 2 丄（如土） jw ； : y : z jw ； /H y ）
第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线？何谓长线和短线？ 一般来讲，凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统，均可成为传输线；长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟，反之为短线。（界限可认为是l/λ>=0.05） 1-2.从传输线传输波形来分类，传输线可分为哪几类？从损耗特性方面考虑，又可以分为哪几类？ 按传输波形分类： （1）TEM（横电磁）波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线；共同特征：双导体传输系统； （2）TE（横电）波和TM（横磁）波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导；共同特点：单导体传输系统； （3）表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线；共同特征：传输波形属于混合波形（TE波和TM 波的叠加） 按损耗特性分类： （1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线） （4）光频波段传输线（介质光波导、光纤） 1-3.什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什么？ 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时，同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构，材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率，而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些？他们各自的特点是什么？在什么情况的终端负载下得到这些工作状态？
（1）行波状态： 0Z Z L =，负载阻抗等于特性阻抗（即阻抗匹配）或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中，只存在相位的变化而没有幅度的变化。 （2）驻波状态： 终端开路，或短路，或终端接纯抗性负载。 电压，电流在时间，空间分布上相差π/2，传输线上无能量传输，只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射，负载不吸收能量，传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加，形成驻波状态。 （3）行驻波状态： 终端负载为复数或实数阻抗（L L L X R Z ±=或L L R Z =）。 信号源传输的能量，一部分被负载吸收，一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导线沿线电压、电流的大小与相位，与空间位置无关。分布参数电路中，沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种：共轭匹配和无反射匹配，阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值；传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值；传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时，传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4，在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形？有哪几种模式？
部分习题答案 第二章计算机中的数值和编码 1、将十进制数转换为二进制和十六进制 (1) ＝1000 ＝(2) ＝1101 ＝ (3) ＝＝(4) ＝10 1B＝H 2、将下列二进制数转换为十进制和十六进制 (1) 111010 B=58 =3A H(2) 1011 = =H (3) 1B= = (4) B= = 3、完成下列二进制数的加减法运算 (1) ＋＝(2) －＝ (3) 00111101＋＝(4) －＝ 4、完成下列十六进制数的加减法运算 (1) 745CH＋56DFH＝D14B H(2) －＝H (3) ＋＝1678 .FC H(4) 6F01H－EFD8H＝7F29 H 5、计算下列表达式的值 (1) ＋.1011B＋＝ (2) －.11H＋＝ (3) ＋＋－＝ 6、选取字长n为8位和16位两种情况，求下列十进制数的补码。 (1) X＝－33的补码：1101 1111， 111 (2) Y＝＋33的补码：0010 0001， 0000 0000 0010 0001 (3) Z＝－128的补码：1000 0000，1111 1111 1000 0000 (4) N＝＋127的补码：0111 1111， 0000 0000 0111 1111 (5) A＝－65的补码：1011 1111， 1111 1111 1011 1111 (6) B＝＋65的补码：0100 0001，0000 0000 0100 0001 (7) C＝－96的补码：1010 0000，1111 1111 1010 0000 (8) D＝＋96的补码：0110 0000， 0000 0000 0110 0000 7、写出下列用补码表示的二进制数的真值 (1) [X]补＝1000 0000 0000 0000 H X＝－1000 0000 0000 0000 H＝－32768 (2) [Y]补＝0000 0001 0000 0001 H Y＝＋0000 0001 0000 0001 H＝＋257 (3) [Z]补＝1111 1110 1010 0101 H Z＝－0000 0001 0101 1011 H＝－347 (4) [A]补＝0000 0010 0101 0111 H A＝＋0000 0010 0101 0111 H＝＋599 8、设机器字长为8位,最高位为符号位，试对下列格式进行二进制补码运算，并判断结果是否溢出。 (1) 43＋8 ∵[43]补＝00101011B，[8]补＝00001000B ∴[43]补＋[8]补＝00101011B＋00001000B＝00110011B＝33H 00101011B ＋00001000B
3-1 一根以聚四氟乙烯 2.10r ε=为填充介质的带状线，已知其厚度b =5mm ，金属导带厚度和宽度分别为0t =、W =2mm ，求此带状线的特性阻抗及其不出现高次模式的最高频率。 解: 由于/2/50.40.35W b ==>，由公式 20 (0.35/)e W W b b W b ?=-? -? /0.35/0.35 W b W b <> 得中心导带的有效宽度为：2e W W mm ≈=， 077.3Z = =Ω 带状线的主模为TEM 模，但若尺寸不对也会引起高次模，为抑止高次模，带状线的最短工作波长应满足： 10 10 max(,)cTE cTM λλλ> 10 2 5.8cTE mm λ== mm b r cTM 5.14210 ==ελ 所以它的工作最高频率 GHz c f 20105.141033 8 =??==-λ 3-2 对于特性阻抗为50Ω的铜导体带状线，介质厚度b =0.32cm ，有效相对介电常数 2.20r ε=，求线的宽度W 。若介质的损耗角正切为0.001，工作频率为10GHz ，计算单位 为dB/λ的衰减，假定导体的厚度为t =0.01mm 。 解: 074.2120==< 和030)0.4410.830x π=-=，所以 由公式 00, 1200.85120 x W b ??? 其中， 0.441x = 计算宽度为(0.32)(0.830)0.266W bx cm ===。 在10GHz ，波数为
1310.6k m -= = 由公式 )(/2tan 波TEM m Np k d δ α= 介电衰减为 m Np k d /155.02)001.0)(6.310(2tan === δα 在10GHz 下铜的表面电阻为0.026s R =Ω。于是，根据公式 300002.710120 ,30()/0.16120,s r c s R Z A b t Np m R B Z b επα-????? 其中 2121ln()W b t b t A b t b t t π+-=+ +-- 0.414141(0.5ln )(0.50.7)2b t W B W t W t ππ=+ +++ 得出的导体的衰减为 m Np A t b Z R r s c /122.0)(30107.203=-?=-πεα 因为 4.74A =。总的衰减常数为 0.277/d c Np m ααα=+= 以dB 为单位，为 ()201 2.41/dB ge dB m αα== 在10GHz ，在带状线上的波长为 cm f c r 02.2== ελ 所以，用波长来表示的衰减为 ()(2.41)(0.0202)0.049/dB dB αλ== 3-3 已知带状线两接地板间距b =6cm ，中心导带宽度W =2cm ，厚度t =0.55cm ，试求填充
第一章引论 微波是指频率从300MHz到3000GHz范围内的电磁波，相应的波长从1m到0.1mm。包括分米波（300MHz到3000MHz）、厘米波（3G到30G）、毫米波（30G 到300G）和亚毫米波（300G到3000G）。 微波这段电磁谱具有以下重要特点：似光性和似声性、穿透性、信息性和非电离性。 微波的传统应用是雷达和通信。这是作为信息载体的应用。 微波具有频率高、频带宽和信息量大等特点。 强功率—微波加热弱功率—各种电量和非电量的测量 导行系统：用以约束或者引导电磁波能量定向传输的结构 导行系统的种类可以按传输的导行波划分为： (1)TEM(transversal Electromagnetic,横电磁波)或准TEM传输线 (2)封闭金属波导(矩形或圆形，甚至椭圆或加脊波导) (3)表面波波导(或称开波导) 导行波：沿导行系统定向传输的电磁波，简称导波 微带、带状线，同轴线传输的导行波的电磁能量约束或限制在导体之间沿轴向传播。是横电磁波(TEM)或准TEM波即电场或磁场沿即传播方向具有纵向电磁场分量。 开波导将电磁能量约束在波导结构的周围(波导内和波导表面附近)沿轴向传播，其导波为表面波。 导模(guided mode ):即导波的模式，又称为传输模或正规模，是能够沿导行系统独立存在的场型。特点： (1)在导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布，且是完全确定的，与频率以 及导行系统上横截面的位置无关。 (2)模是离散的，当工作频率一定时，每个导模具有唯一的传播常数。 (3)导模之间相互正交，互不耦合。 (4)具有截止频率，截止频率和截止波长因导行系统和模式而异。 无纵向磁场的导波(即只有横向截面有磁场分量)，称为横磁(TM)波或E波。 无纵向电场的导波(即只有横向截面有电场分量)，称为横电(TE)波或H波。 TEM波的电场和磁场均分布在与导波传播方向垂直的横截面内。 第二章传输线理论 传输线是以TEM模为导模的方式传递电磁能量或信号的导行系统，其特点是横向尺寸远小于其电磁波的工作波长。 集总参数电路和分布参数电路的分界线：几何尺寸L/工作波长>1/20。 这些量沿传输线分布，其影响在传输线的每一点，因此称为分布参数。 传播常熟是描述导行系统传播过程中的衰减和相位变化的参数。 传输线上的电压和电流是由从源到负载的入射波和反射波的电压以及电流叠加，在传输线上呈行驻波混合分布。 特性阻抗：传输线上入射波的电压和入射波电流之比，或反射波电压和反射波电流之比的负值，定义为传输线的特性阻抗。 传输线上的电压和电流决定的传输线阻抗是分布参数阻抗。
课后练习题 一、填空题 1．将二进制数转换为十六进制数为。 2．将十进制数199转换为二进制数为____ ____B。 3．BCD码表示的数,加减时逢__10____进一，ASCII码用来表示数值时，是一种非压缩的BCD 码。 4．十进制数转换成二进制是。 5．以_微型计算机____为主体，配上系统软件和外设之后，就构成了__微型计算机系统____。6．十进制数转换成二进制为、八进制、十六进制。（精确到小数点后4位） 二、选择题 1．堆栈的工作方式是__B_________。 A）先进先出 B）后进先出 C）随机读写 D）只能读出不能写入 2．八位定点补码整数的范围是____D_________。 A）-128-+128 B）-127-+127 C）-127-+128 D）-128-+127 3．字长为16位的数可表示有符号数的范围是___B___。 A）-32767-+32768 B）-32768-+32767 C）0-65535 D）-32768-+32768 三、简答题 1．微型计算机系统的基本组成？ 微型计算机，系统软件，应用软件，输入输出设备 2．简述冯.诺依曼型计算机基本思想？ 将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存 指令按其在存储器中存放的顺序执行； 由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行； 以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。 3．什么是微型计算机？ 微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。 4．什么是溢出？ 运算结果超出了计算机所能表示的范围。 2．2 一、填空题 1. 8086/8088的基本总线周期由___4____个时钟周期组成，若CPU主频为10MHz，则一个时钟周期的时间为μs_____。 2. 在8086CPU的时序中，为满足慢速外围芯片的需要，CPU采样___READY_________信号，若未准备好，插入___TW__________时钟周期。 3. 8086系统总线形成时，须要用_____ALE__________信号锁定地址信号。 4. 对于8086微处理器，可屏蔽中断请求输入信号加在_____INTR__________引脚。 5. 在8086系统中，若某一存贮单元的逻辑地址为7FFFH:5020H，则其物理地址为
《微波技术基础》期末试题一 选择填空题（共30分，每题3分） 1.下面哪种应用未使用微波（） （a）雷达（b）调频（FM）广播 （c）GSM移动通信（d）GPS卫星定位 2.长度1m，传输900MHz信号的传输线是（） （a）长线和集中参数电路（b）长线和分布参数电路 （c）短线和集中参数电路（d）短线和分布参数电路 3.下面哪种传输线不能传输TEM模（） （a）同轴线（b）矩形波导（c）带状线（d）平行双线 4.当矩形波导工作在TE10模时，下面哪个缝不会影响波的传输（） 5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为（） （a）（b）（c） 6.均匀无耗传输线的工作状态有三种，分别为，和。
7.耦合微带线中奇模激励的对称面是壁，偶模激励的对称面是壁。 8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、参量、参量、散射参量和参量。 9.衰减器有衰减器、衰减器和衰减器三种。 10.微波谐振器基本参量有、和三种。 二.（8分）在特性阻抗Z0=200?的传输线上，测得电压驻波比ρ=2，终端为 U0V，求终端反射系数、负载阻 =1 电压波节点，传输线上电压最大值 max 抗和负载上消耗的功率。 三．（10分）已知传输线特性阻抗Z0=75?，负载阻抗Z L=75+j100?，工作频率为900MHz，线长l=0.1m，试用Smith圆图，求距负载最近的电压波腹点的位置和传输线的输入阻抗（要求写清必要步骤）。 四．（10分）传输线的特性阻抗Z0=50Ω，负载阻抗为Z L=75Ω，若采用单支节匹配，求支节线的接入位置d和支节线的长度l（要求写清必要步骤）。五．（15分）矩形波导中的主模是什么模式；当工作波长为λ=2cm时，BJ-100型（a*b=22.86*10.16mm2）矩形波导中可传输的模式，如要保证单模传输，求工作波长的范围；当工作波长为λ=3cm时，求λp，vp及vg。 六．（15分）二端口网络如图所示，其中传输线的特性阻抗Z0=200Ω，并联阻抗分别为Z1=100Ω和Z2=j200Ω，求网络的归一化散射矩阵参量S11和S21，网络的插入衰减（dB形式）、插入相移与输入驻波比。
第二章 1.8086CPU由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？ 8086CPU由总线接口部件BIU和指令执行部件EU组成，BIU和EU的操作是并行的。 总线接口部件BIU的功能：地址形成、取指令、指令排队、读/写操作数和总线控制。所有与外部的操作由其完成。 指令执行部件EU的功能：指令译码，执行指令。 2.8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？ 8086CPU的寄存器有通用寄存器组、指针和变址寄存器、段寄存器、指令指针寄存器及标志位寄存器PSW。 4个16位通用寄存器，它们分别是AX，BX，CX，DX，用以存放16位数据或地址。也可分为8个8位寄存器来使用，低8位是AL、BL、CL、DL，高8位是AH、BH、CH、DH，只能存放8位数据，不能存放地址。 指针和变址寄存器存放的内容是某一段内地址偏移量，用来形成操作数地址，主要在堆栈操作和变址运算中使用。 段寄存器给出相应逻辑段的首地址，称为“段基址”。段基址与段内偏移地址结合形成20位物理地址。 指令指针寄存器用来存放将要执行的下一条指令在现行代码中的偏移地址。 16位标志寄存器PSW用来存放运算结果的特征，常用作后续条件转移指令的转移控制条件。 5.要完成下述运算或控制，用什么标志位判断？其值是什么？ ⑴比较两数是否相等？ 将两数相减，当全零标志位ZF=1时，说明两数相等，当ZF=0时，两数不等。 ⑵两数运算后结果是正数还是负数？ 用符号标志位SF来判断，SF=1，为负数；SF=0，为正数。 ⑶两数相加后是否溢出？ 用溢出标志位来判断，OF=1，产生溢出；OF=0，没有溢出。 ⑷采用偶校验方式。判定是否要补“1”？ 用奇偶校验标志位判断，有偶数个“1”时，PF=1，不需要补“1”；有奇数个“1”时，PF=0，需要补“1”。 （5）两数相减后比较大小？ ●ZF=1时，说明两数是相等的； ●ZF=0时： 无符号数时，CF=0，被减数大；CF=1，被减数小。 带符号数时，SF=OF=0或SF=OF=1，被减数大；SF=1，OF=0或SF=0，OF1，被减数小。 （6）中断信号能否允许？ 用中断标志位来判断，IF=1，允许CPU响应可屏蔽中断；IF=0，不响应。 6.8086系统中存储器采用什么结构？用什么信号来选中存储体？ 8086存储器采用分体式结构：偶地址存储体和奇地址存储体，各为512k。 用A0和BHE来选择存储体。当A0=0时，访问偶地址存储体；当BHE=0时，访问奇地址存储体；当A0=0，BHE=0时，访问两个存储体。 9.实模式下，段寄存器装入如下数据，写出每段的起始和结束地址 a)1000H 10000H～1FFFFH b)1234H 12340H～2233FH c)2300H 23000H～32FFFH d)E000H E0000H～EFFFFH e)AB00H AB000H～BAFFFH
微波技术基础第三章课后答案---杨雪霞
3-1 一根以聚四氟乙烯 2.10 r ε =为填充介质的带状 线，已知其厚度b =5mm ，金属导带厚度和宽度分别为0t =、W =2mm ，求此带状线的特性阻抗及其不出现高次模式的最高频率。 解: 由于/2/50.40.35W b ==>，由公式 2 0(0.35/)e W W b b W b ?=-?-? /0.35/0.35W b W b <> 得中心导带的有效宽度为：2e W W mm ≈=， 077.30.441e r Z W b ε= =Ω + 带状线的主模为TEM 模，但若尺寸不对也会引起高次模，为抑止高次模，带状线的最短工作波长应满足： 10 10 max(,) cTE cTM λλλ> 10 2 5.8cTE r mm λε== mm b r cTM 5.14210 ==ελ 所以它的工作最高频率 GHz c f 2010 5.141033 8 =??==-λ 3-2 对于特性阻抗为50Ω的铜导体带状线，介质厚度b =0.32cm ，有效相对介电常数 2.20 r ε =，求线的 宽度W 。若介质的损耗角正切为0.001，工作频率为10GHz ，计算单位为dB/λ的衰减，假定导体的
厚度为t =0.01mm 。 解 : 因 为 0 2.2(50)74.2120 r Z ε==<和030/()0.4410.830 r x Z πε=-=，所以 由公式 00,1200.850.6, 120 r r x Z W b x Z εε??? 其中， 0.441r x Z ε= - 计算宽度为(0.32)(0.830)0.266W bx cm ===。 在10GHz ，波数为 1 2310.6r f k m πε-== 由公式 )(/2 tan 波TEM m Np k d δ α= 介电衰减为 m Np k d /155.02 ) 001.0)(6.310(2tan === δα 在10GHz 下铜的表面电阻为0.026s R =Ω。于是，根 据公式 300002.710120 ,30()/0.16120,s r r c s r R Z Z A b t Np m R Z B Z b εεπαε-????? 其中 2121ln()W b t b t A b t b t t π+-=+ +-- 0.414141(0.5ln ) (0.50.7)2b t W B W t W t ππ=+ +++
第1章进制及码元 1、进制转换 129= 81H= 10000001B=201Q 298= 12AH= 100101010B=452Q 1000= 3E8H= 1111101000B= 1750Q 5DH= 1011101 B= 135 Q= 93 D 3E8H= 1111101000 B= 1750Q= 1000 D; 357Q=11101111 B= 0EF H= 239 D 2、进制计算 10010110 2FE3 F7，-119 FFF7，-32759 4 7 3、数据表示围： 一个字节的无符号数表示围为0～255，有符号数补码表示围为-l28—+127。 两个字节的无符号数表示围为0～65535，有符号数补码表示围为—32768～+32767。 N位二进制数的无符号数表示围为0～(2N-1)，有符号数(补码)表示围为-2N-1～(2N-1-1). 4、35H代表的ASCII字符为'5'，代表十六进制数时等价的十进制值为53 ，代表压缩8421BCD码等价的十进制值为35 ，代表非压缩8421BCD码等价的十进制值为5。 5、FFH代表无符号数时等价的十进制值为255 ，代表补码有符号数时等价的十进制值为一1 ，代表反码有符号数时等价的十进制值为一0 ，代表原码
有符号数时等价的十进制值为一l27。 6、—20的8位二进制补码为 ECH ，原码为 94H ，反码为 EBH 。 158的16位二进制补码为009EH，原码为009EH ，反码为 009EH 。 7、英文字符一般在计算机占用（1）个字节，每个字节的最高位一定为 0 ，全角英文字符在计算机占用 2个字节，一个汉字在计算机占用 2 个字节，每个字节最高位为 1 。 8、设阶码用8位补码表示，尾数部分用16位补码表示，则—（1/32+1/128+1/512）的尾数部分及阶码分别为多少？