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苯甲酸的微波合成与苯甲酸乙酯的制备预习报告及思考题

2C 2H 5OH

C 2H 5OC 2H 5H 2O

H 2SO 4

浓+苯甲酸的微波合成与苯甲酸乙酯的制备

一、实验目的

1.学习苯甲酸的微波氧化合成方法。

2.掌握制备苯甲酸乙酯的原理和实验方法。

3.掌握分水器的使用，巩固萃取、回流等基本操作。

4.掌握减压蒸馏操作。

二、实验原理 1. 反应原理

微波辐射化学是研究在化学中应用微波的一门新兴的前沿交叉学科，与常规加热法比，

微波辐射促进合成方法具有显著的节能、提高反应速率、缩短反应时间、减少污染，且能实现一些常规方法难以实现的反应等优点。

本实验在微波辐射下合成苯甲酸，然后在浓硫酸催化下，苯甲酸和无水乙醇发生酯化反应得到苯甲酸乙酯。主反应：

CH 2OH

+4KMnO 4

COOK

4MnO 2+KOH +4H 2O

COOK

HCl

COOH

C 2H 5OH

H +

COOC 2H 5

副反应：

由于酯化反应是一个平衡常数较小的可逆反应，为了提高产率，在实验中采用过量的乙醇，同时利用苯－水共沸物尽可能除去产物中的小分子副产物－水。

2. 减压蒸馏

原理：液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压时的温度，因此液体沸腾的温度是随外界压力的降低而降低的，如果使被蒸馏液体表面上的压力降低，即可降低其沸点。这种在较低压力下进行的蒸馏操作，就称为减压蒸馏。

用途：它特别适用于对那些在常压下简单蒸馏时未达到沸点时已受热分解、氧化或聚合物质的提纯和分离。对于大多数物质而言，当体系压力降低到20毫米汞柱时，沸点比常压下的沸点约降低100~120℃；当减压蒸馏在10~25毫米汞柱之间进行时，大体上压力每相差1毫米汞柱，沸点约相差1℃。因此当对某有机物进行减压蒸馏时，可以事先初步估算出在相应压力下该物质的沸点。这对具体操作中选择热源、温度计以及冷凝管等都有一定的参考价值。

3.分水器使用原理

一种有机溶剂与水在室温下不互溶，但是可以形成共沸物，其密度比水小，常见的有甲苯，当分水器（上端装冷凝管）内充满了溶剂（可以事先加一部分，也可以不加，不加的话，反应体系中要多加分水器溶积的溶剂），溶剂与水在分水器中分层，水积在分水器下部，溶剂返流到反应体系中去。两个核心：与水共沸不互溶，密度比水小。

三、实验准备

1.试剂

苯甲醇2.1mL (20 m mol )，高锰酸钾4.0g (25.3 m mol )，无水乙醇5.0mL (85.5m mol )，碳酸钠2.0g，苯 7.0mL，乙醚20mL，浓硫酸，10%碳酸钠溶液，

浓盐酸，无水硫酸钠。

2.仪器

250 mL圆底烧瓶，球形冷凝管3支，布氏漏斗，吸滤瓶，烧杯，锥形瓶，50mL圆底烧瓶2个，分水器，分液漏斗，直形冷凝管，空气冷凝管，蒸馏头，克氏蒸馏头，支管接引管，锥形瓶2个，量筒，烧杯，毛细管，微波反应器。

3.物理常数

名称M b.p.(℃) 水溶性外观性状

苯甲酸122 249 微溶于水白色有丝光的鳞片或针状结晶苯甲酸乙酯150 212 不溶于水无色液体

乙醚74 34.6 微溶于水无色透明液体，易挥发

四、仪器及安装要点

1.微波反应装置

2.回流分水

反应装置

3.减压蒸馏装置

减压蒸馏操作

1.检漏

（1）装好仪器（2）打开缓冲瓶（3）开启真空泵（4）关闭缓冲瓶活塞

（5）观察真空表读数是否符合要求，如漏气要排除漏气部位的故障 2.加料

（1）打开缓冲瓶活塞（2）拨出毛细管（3）小心加入样品（4）插入毛细管（5）关闭缓冲瓶活塞 3.蒸馏

（1）调节毛细管气泡

（2）看真空表，等气压稳定后读数，估计在该系统压力下的沸点

P系统=P大气压—P表压

（3）读数稳定后，开始加热

（4）观察温度

（5）检查T与P的对应关系

4.停泵

（1）关电加热套，移开热源

（2）打开缓冲瓶活塞，同时打开毛细管螺丝夹

（3）停泵

（4）拆仪器

（5）计算产率

五、实验操作及注意事项

1. 苯甲酸的制备

①在250mL 圆底烧瓶中加入依次加入4.2 g 高锰酸钾、2.0 g 碳酸钠、20mL 水，摇匀，再加入2.1mL苯甲醇、30mL 水和2 粒沸石。将圆底烧瓶置于微波化学反应器内，装上回流装置，关闭微波炉门，设定反应时间为18 min，反应功率为60%（满功率650 W），开启微波反应器。（微波反应器不要空载）

②反应结束后，趁热将反应瓶从微波反应器中取出，迅速抽滤。滤液冷却后，用浓盐酸（约6mL）酸化到pH=3~4，析出固体。抽滤，用少量冷水洗涤，得到苯甲酸粗品。产品用红外灯干燥，用于下一步反应。

（如果抽滤结束后，滤液呈紫红色，可将滤液放入微波反应器中继续反应2min或用饱和亚硫酸氢钠还原成无色）

2. 苯甲酸乙酯的制备

①在50mL 干燥的圆底烧瓶中加入干燥的苯甲酸5.0g 、无水乙醇5.0mL 、浓硫酸1mL 和苯

7.0mL，摇匀后加入2 粒沸石。装上分水器，分水器上端安装球形冷凝管。

（在分水器中预先加入适量的水并记下体积，液面离分水器支管口约0.5cm）

②开始小火加热，让其缓慢沸腾30min。

（此时千万不能让乙醇蒸气上升到冷凝管中，以免蒸气冷凝回流溶解在分水器的水中，反应不完全）

③升温回流1小时。

（反应初期回流速度一定要适当慢一些）

（反应过程中控制分水器中液面位置，上层液体始终是薄薄一层，中层液面不流回反应瓶）（温度不要太高，否则反应瓶中颜色很深，甚至碳化）

④停止加热，待烧瓶冷却后，将反应混合物倒入盛有25mL水的烧杯中，分为油层和水层两相。在分液漏斗中分出油层后，水层用10mL ×2 乙醚萃取。合并油层和醚层，依次用5mL10%碳酸钠溶液洗涤（洗涤后检验碱层pH=8~9）、10mL 水洗涤，用无水硫酸钠干燥。

⑤将干燥后的苯甲酸乙酯的醚溶液转入10mL 圆底烧瓶中，在常压下先小火蒸出乙醚（注意：

a.绝对禁止明火加热；

b.接受瓶用冷水浴冷却；

c.支管接引管的支管口连一橡皮管引到室外或引入到下水道，靠流动的水将未冷凝的乙醚蒸气带走），再蒸出没有除尽的苯和乙醇，然后改用减压蒸馏，根据表1 数据收集产品。

六、实验思考与改进

苯甲酸进行了微波合成，其产率必然受到微波条件的影响。有实验结果表明，苯甲酸在微波辐射及相转移催化剂TBAB作用下，合成苯甲酸的最佳条件是：2.0g无水碳酸钠、4.5g高锰酸钾、2.0mL苯甲醇、0.4g四丁基溴化铵及50mL水，微波功率750W，辐射时间15min,苯甲酸的产率可达到86.8%。

七、思考题

1.本实验采用了什么原理和措施来提高酯化反应的产率？

利用了可逆反应的原理，通过加入过量的乙醇，使反应向生成生成物的方向进行，提高了产率；同时利用苯-水共沸物除去产物中的小分子副产物水，使平衡右移，使酯化反应完全，提高反应产率。

2.为什么要用苯来除去反应体系中的水？

苯、乙醇和水能形成三元共沸物，且水的密度大，冷凝后水层下沉，方便分出。苯满足两个条件：与水共沸不互溶，密度比水小。

3.比较微波促进反应与常规加热反应的优缺点。

原理优点缺点

常规加热由外部热源通过热辐

射由表及里的传导时

加热操作比较方便

简单易行

能量利用率低，温度

分布不均匀

微波加热通过电介质分子将吸

收的电磁能转变为内

能的一种加热方式，

属于体加热方式温度升高快，且里外

温度相同，反应灵敏，

产品质量高，节能，

实现常规加热不能实

现的反应

由于微波加热的直接

性和高效率，往往会

产生过热现象

4.了解用于酯化反应的催化剂，比较优缺点。

催化剂优点缺点

杂多酸结构确定

催化性能可控，有利于催化剂

设计

高催化能力及选择性

较好的热稳定性回收困难

腐蚀设备，存在污染

比表面积较小，不利于充分发挥催化活性

固体超强酸易与液相反应体系分离

不腐蚀设备，环境友好

可在较高温度范围内使用使用过程中活性会逐渐降低使用寿命短

催化剂为细粉状，流体流经催

化剂的阻力大

生物酶作用条件温和

独特高效底物选择不稳定

开发周期较长

相转移催化剂不要求无水操作

产品收率高

合成操作简便

副反应易控，选择性高

价格较贵

金属氧化物及无机盐类催化效率高易溶于某些醇、酸和酯中，反

应后处理较麻烦

参考文献：

[1]单尚，强根荣，金红卫.新编基础化学实验（Ⅱ）——有机化学实验[M].第二版.北京:化学工业出版社，2014:116-119.

[2]赵丽芳.酯化反应中催化剂研究新进展[J].江苏化工，2004,32（4）：17-20.

[3]江秀清.微波辐射相转移催化法合成苯甲酸[N].厦门大学学报,2008-12(2).

微波技术基础第四章课后答案杨雪霞概要

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 = ===

微波技术__期末考试试卷

微波技术期末考试试卷（A ）标准答案及评分标准一、简答题（每小题3分） 1、如何判断长线和短线？答：长线是传输线几何长度l 与工作波长λ可以相比拟的传输线（1.5分），（必须考虑波在传输中的相位变化效应），短线是几何长度l 与工作波长λ相比可以忽略不计的传输线（1.5分）。（界限可以认为是/0.05l λ≥）。 2、何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？答：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（1.5分）。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（1.5分）。 3、何谓色散传输线？对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。答：支持色散模式传输的传输线，（0.5分）色散模式是传输速度（相速与群速）随频率不同而不同的模式（0.5分）。支持非色散模式传输的传输线（0.5分），非色散模式是传输速度（相速与群速）不随频率而改变的模式。（0.5分）色散模式传输线：波导（0.5分）非色散模式传输线：同轴，平行双导体，微带。（0.5分） 4、均匀无耗长线有几种工作状态？条件是什么？答：均匀无耗长线有三种工作状态，分别是驻波、行波与行驻波。（1.5分）驻波：传输线终端开路、短路或接纯电抗；（0.5分）行波：半无限长传输线或终端接负载等于长线特性阻抗；（0.5分）行驻波：传输线终端接除上述负载外的任意负载阻抗；（0.5分） 5、什么是波导中的模式简并？矩形波导和圆波导中的简并有什么异同？答：不同模式具有相同的特性（传输）参量叫做模式简并。（1分）矩形波导中，TE mn 与TM mn （m 、n 均不为零）互为模式简并。（1分）圆波导的简并有两种，一种是极化简并。其二是模式简并，（1分） 6、空气填充的矩形波导（宽边尺寸为a ，窄边尺寸为b ）中，要求只传输 10 H 波型，其条件是什么？答：由于10H 的截止波长2c a λ=，而20H 的截止波长为a ，01H 的截止波长为2b ，若保证 10H 单模传输，因此传输条件max (,2)2a b a λ<<（3分）。答对2a λ<（1分） 2a a λ<<（2分）或22b a λ<<（2分） 2a a λ<<或22b a λ<<（2.5分） 7、说明二端口网络S 参量的物理意义？答：S 11,1端口接源，2端口接匹配负载，1端口的电压反射系数； S 22：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口的电压反射系数； S 12：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口到1端口的电压传输系数； S 21：1端口接源，2端口接匹配负载，1端口到2端口的电压传输系数；对角元答对第1个给1分，答对第2个加0.5分；非对角元答对第1个给1分，答对第2个加0.5分； 8、写出理想移相器的散射矩阵

哈尔滨工业大学(威海)微波技术实验报告

《微波技术》实验班级学号姓名

实验一ANSOFT HFSS软件的使用与魔T的仿真一、实验内容 1.下载并且安装ANSOFT HFSS软件10.0版本 2.学习使用该软件 3.仿真魔T 4.写出仿真使用后的报告二、验收方式 1.提交使用报告(封皮班级学号装订成册) 2.用电脑对进行实际的演示和操作三、实验步骤注：首先根据实验Word文档设置仿真环境变量以保证魔T仿真能正确进行。 1、建立工程文件在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry复选框选中这样使得在复制模型时，所设置的边界一起复制。 2、设置求解类型 3、设置模型单位将创建模型中的单位设置为毫米。 4、设置模型的默认材料在工具栏中设置模型的默认材料为真空（Vacuum）。 5、创建魔T (1) 创建arm_1 利用Draw>Box创建。 (2) 设置激励端口注意：在哪一个端口设置激励，就先画哪一个端口，并将端口命名为P1。 (3) 创建其他臂利用旋转复制的方式创建arm_2，arm_3，arm_4。 (4) 组合模型利用布尔运算将所有的arm组合成为一个模型，即魔T创建完成。

6、设置求解频率即扫频范围 (1) 设置求解频率。解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：4GHz；Maximum Number of Passes：5；Maximum Delta S per Pass ：0.02。 (2) 设置扫频。在扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start ：3.4GHz；Stop：4GHz；Count：1001；将Save Field复选框选中。实验仿真图如下：图1 电场E分布说明：图1以正z轴方向为激励端口1，负y轴端口2，正x轴端口3，正y轴端口4。可知：（1）端口1作为激励端口，端口2和端口4有等幅反向波输出。（2）端口3为隔离口。

微波技术基础实验指导书讲解

微波技术基础实验报告所在学院：专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师： 2016年5月13日

实验一微波测量系统的了解与使用实验性质：验证性实验级别：必做开课单位：学时：2学时一、实验目的： 1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。 2．学会测量设备的使用。二、实验器材： 1．3厘米固态信号源 2．隔离器 3．可变衰减器 4．测量线 5．选频放大器 6．各种微波器件三、实验内容： 1．了解微波测试系统 2．学习使用测量线四、基本原理：图1。1 微波测试系统组成 1．信号源信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。 2．选频放大器

当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。表头一般具有等刻度及分贝刻度。要求有良好的接地和屏蔽。选频放大器也叫测量放大器。 3．测量线 3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。 4．可变衰减器为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。五、实验步骤： 1．了解微波测试系统 1．1观看如图装置的的微波测试系统。 1．2观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要性能及使用方法。常用元件如：铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。2．了解测量线结构，掌握各部分功能及使用方法。 2．1按图检查本实验仪器及装置。 2．2将微波衰减器置于衰减量较大的位置（约20至30dB），指示器灵敏度置于较低位置，以防止指示电表偶然过载而损坏。 2．3调节信号源频率，观察指示器的变化。 2．4调节衰减器，观察指示器的变化。 2．5调节滑动架，观察指示器的变化。六、预习与思考：总体复习微波系统的知识，熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。实验二驻波系数的测量

微波复习题答案

微波技术与天线复习提纲（2010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. 微波技术、天线与电波传播三者研究的对象分别是什么？它们有何区别和联系？答：微波技术、天线与电磁波传播史无线电技术的一个重要组成部分，它们共同的基础是电磁场理论，但三者研究的对象和目的有所不同。微波技术主要研究阴道电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输，它希望电磁波按一定要求沿传输系统无辐射地传输；天线是将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波，或将空间的电磁波变成微波设备中的导行波；电波传播研究电波在空间的传播方式和特点。 4. 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，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0R jwL Z G jwC +=+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()()R jwL G jwC 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 w v β=；4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02r π λβε==。 5. 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

哈工大微波技术实验报告

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 微波技术实验报告院系：电子与信息工程学院班级：姓名：学号：同组成员：指导老师：实验时间：2014年12月18日哈尔滨工业大学

目录实验一短路线、开路线、匹配负载S参量的测量------------------------------3 实验二定向耦合器特性的测量------------------------------------------------------6 实验三功率衰减器特性的测量-----------------------------------------------------11 实验四功率分配器特性的测量-----------------------------------------------------14 附录一RF2000操作指南-------------------------------------------------------------19 附录二射频电路基本常用单位------------------------------------------------------23 实验总结------------------------------------------------------------------------------------24

实验一短路线、开路线、匹配负载S 参量的测量一、实验目的 1、通过对短路线、开路线的S 参量S11的测量，了解传输线开路、短路的特性。 2、通过对匹配负载的S 参量S11及S21的测量，了解微带线的特性。二、实验原理 S 参量网络参量有多种，如阻抗参量[Z]，导纳参量[Y]，散射参量[S]等。微波频段通常采用[S]参量，因为它不仅容易测量，而且通过计算可以转换成其他参量，例如[Y]、[Z] 图1-1 一个二端口微波元件用二端口网络来表示，如图1-1所示。图中，a1,a2分别为网络端口“１”和端口“２”的向内的入射波；ｂ1，ｂ2分别为端口“１”和端口 “2”向外的反射波。对于线性网络，可用线性代数方程表示： b1=S11a1+S12a2 b2=S21a1+S22a2 (1-1) 写成矩阵形式： ?? ??????????????=????? ???a a S S S S b b 212212211121 (1-2) 式中S11，S12，S21，S22组成[S]参量，它们的物理意义分别为 S11=11 a b 02=a “2”端口外接匹配负载时， “1”端口的反射系数 S21=12 a b 02=a “2”端口外接匹配负载时， “1”端口至“2”端口的传输系数 S12=21 a b 01=a “1”端口外接匹配负载时， “2”端口至“1”端口的传输系数

重庆大学移动通信系统实验报告

ADS系统级仿真 ——发射机、零中频接收机与外差式接收机课程名称：移动通信系统院系：通信工程学院专业：通信01班年级： 2013级姓名：叶汉霆学号：指导教师：李明玉实验时间：重庆大学

一、实验目的： 1. 熟悉ADS软件的使用、能用该软件进行原理图设计和原理图仿真。 2. 了解发射机、接收机的结构及工作原理； 3. 掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法，使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。 4.运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。二、实验原理： 1.接收机接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。接收机各部分的作用和要求如下： ①射频滤波器1（FP Filter1）选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。抑制杂散信号，避免杂散响应。减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。 ②低噪声放大器（LNA）在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。 ③射频滤波器2（FP Filter2）抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。进一步抑制其他杂散信号。减少本振泄漏。 ④混频器（Mixer）将射频信号下变频为中频信号。是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重要，同时要求较低的噪声系数。 ⑤本振滤波器（Injection Filter）滤除来自本振的杂散信号。

11微波技术复习(答案史密斯圆图版).

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0R jwL Z G jwC += +,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()()R jwL G jwC γ=++; 3)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 ω β=； 4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02r λπλβε= =。 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 i n 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。

《现代通信技术》实验报告一

现代通信之我见一、通信的基本含义 “通信”二字在通信原理课本上的定义是——互通信息，简短却又蕴含了很深的含义。我自己对通信的理解：“互”字即互相，即通信是双方的通信；“通”字即建立了通道，处于连通的状态，信息能够在通道里传递；而“信息”则就有广泛的含义了，是通信传递的内容，人们通过获取信息来了解、认识事物。简单的“通信”二字蕴含了丰富的内容，让我们有深刻的思考。二、现代通信的发展和技术近现代的通信发展历史，大致可以分为两个阶段。第一阶段是电通信阶段，第二阶段是电子信息通信阶段。第一阶段包括莫尔斯发明电报机、贝尔发明电话，开启了电路交换的时代；第二阶段主要包括通信系统和通信网技术的快速发展，其主要应用的通信技术有移动通信技术、程控交换技术、传输技术、数据交换与数据网技术、接入网与接入技术。现代通信网络采用分层的结构形式，其垂直描述，即为了实现端到端之间的业务通信，从功能上将网络分为业务与终端、交换与路由和接入与传送。“业务与终端”表示面向用户的各种通信业务与通信终端的类型和服务类型，“交换与路由”表示支持各种业务的提供手段与网络装备，“接入与传送”表示支持所接入业务的传送媒质和技术设施。每一层都有不同的支撑技术，表现出不同的功能与技术特征，使得通信技术与通信网络有机的融合。在我们学习现代通信技术的过程中，老师一直要求我们从“大通信、大网络”的层面来学习思考，而不是单单注重某一门技术的研究。现代的网络时代，涌现出许许多多高端前沿的技术，如数字通信、程控交换、宽带IP等，如果将这些技术分别开设课程独立学习，则课程量很大，而且不利于我们对这个大网络的整体的关联性进行思考。在技术飞快的更新换代的今天，我们能做的就是尽快赶上信息的更新速度，从大的方面整体地观测信息时代的发展。

微波技术习题答案

微波技术习题答案 1-1何谓微波？微波有何特点？答：微波是频率从300MHz至3000GHz的电磁波，相应波长1m至0.1mm 微波不同于其它波段的重要特点：1、似光性和似声性 2 穿透性3、非电离性4、信息性 1-2何谓导行波？其类型和特点如何？答：能量的全部或绝大部分受导行系统的导体或介质的边界约束，在有限横截面内沿确定方向（一般为轴向）传输的电磁波，简单说就是沿导行系统定向传输的电磁波，简称为导波其类型可分为： TEM波或准TEM波，限制在导体之间的空间沿轴向传播横电（TE）波和横磁（TM）波，限制在金属管内沿轴向传播表面波，电磁波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 1-3何谓截止波长和截止频率？导模的传输条件是什么？答：导行系统中某导模无衰减所能传播的最大波长为该导模的截止波长，用λc 表示；导行系统中某导模无衰减所能传播的最小频率为该导模的截止频率，用f c表示；导模无衰减传输条件是其截止波长大于工作波长( λc>λ)或截止频率小于工作频率(f c

在内外导体之间填充2.25的介质，求其特性阻抗。 2-6在长度为d的无耗线上测得Z in sc=j50Ω, Z in oc=-j50Ω,接实际负载时，VSWR=2,d min=0,λ/2,λ,·求Z L。 2-10长度为3λ/4，特性阻抗为600Ω的双导线，端接负载阻抗300 Ω；其输入电压为600V、试画出沿线电压、电流和阻抗的振幅分布图，并求其最大值和最小值。

微波技术基础简答题整理

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？

《现代通信技术》实验报告一

微波技术基础复习重点

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。

微波技术基础期末试题一

《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。

《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

导航技术基础实验报告汇总

《导航技术基础》实验报告学号：姓名：南京理工大学自动化学院

目录实验一全球定位系统（GPS）实验 (2) 实验二陀螺仪原理实验 (4) 实验三 HMR3300传感器实验........................... (7) 实验四C100航向传感器实验... ... ... . (9)

实验一全球定位系统（GPS）实验一. 实验目的 1、熟悉GPS的结构和工作原理； 2、熟悉GPS信号串口传输技术； 3、掌握GRMIN公司GPS25LP OEM板实验系统。二. 设备清单 (1) GPS25LP OEM板1套 (2) 开关电源 1个 (3) 五金工具 1套 (4) 万用表 1只 (5) 《GRMIN公司GPS25LP OEM板技术资料》 1本 *上课期间，实验设备由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。三、课堂要求 (1) 课前认真预习，精心准备； (2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件； (3) 不同小组的器件不要混用； (4) 课后整理桌面； (5) 不在课堂做任何与学习无关的事； (6) 课后认真填写实验报告。四、注意事项 (1) 轻拿轻放加GPS实验系统，防止摔落地面； (2) 避免直接接触GPS实验系统电路板； (3) 禁止带电插拔； (4) 常见问题的处理，参见技术手册。五、实验内容与步骤 1、GPS实验系统电路连接 (1) 将GPS天线接入电路板；

(2) 检查电路连接是否正确； (3) 将GPS天线放至窗外； (4) 接通外接开关电源； (5) 记录所在位置的经纬度、高度、星数。六、实验报告内容 1、记录从GPS接收到数据 2、数据分析当前时间：3时23分40秒实验室经度：11851.4462E 实验室纬度：3201.6107N 卫星编号：12 21 31 卫星数量：3 其他信息： GPS状态：正在估算；水平精确度：4.2；海拔高度：87.3米；大地水准面高度：2.3；GPGGA校验和是43；定位模式：手动自动2D/3D；定位类型：2D定位；HDOP水平精度因子：4.2；VDOP垂直精度因子：4.2；

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=+ +++

微波技术基础实验一

华中科技大学《微波技术基础》实验报告实验名称：矢量网络分析仪的使用及传输线的测量院（系）：电子信息与通信学院专业班级：姓名：学号：

一、实验目的 1、学习矢量网络分析仪的基本工作原理； 2、初步掌握AV36580矢量网络分析仪的操作使用方法； 3、掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数； 4、通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性二、实验内容 1. 矢量网络分析仪操作实验 ?初步运用矢量网络分析仪AV36580，熟悉各按键功能和使用方法以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S 参数。 2. 微带传输线测量实验 ?使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。 ?测量1/4波长传输线在不同负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。

观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。三、系统简图四、步骤简述实验一：矢量网络分析仪操作实验步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态步骤二选择测量参数设置频率范围：按【起始】【600】【M/μ】：设置起始频率600 MHz。按【终止】【1800】【M/μ】：设置终止频率1800 MHz。设置源功率：按鼠标点击菜单栏的激励，在下拉菜单功率，设置矢网合成源的功率大小，单位是dBm。将功率电平设置为-10dBm。

步骤三连接待测件测量S参数 ①按照装置图连接待测器件； ②测量待测器件的S参数：按【测量】选择正向传输测量S21。按【光标】调出可移动光标，光标位置的读数位于屏幕右上角。按【格式】[相位]：测量待测器件插入相位响应，即S21的相位。按【格式】[对数幅度]：选择对数dB形式测量S21的幅值。按【搜索】［最小值］：测量待测器件的正向插入损耗，读出此时光标的读数，为待测器件的最小正向插入损耗。按【搜索】［最大值］：测量待测器件的正向插入损耗，读出此时光标的读数，为待测器件的最大正向插入损耗。按【测量】选择反向传输测量。观察此时的曲线与S21曲线的关系。按【搜索】［最小值］：测量待测器件的反向插入损耗，读出此时的读数，为待测器件的最小反向插入损耗。观察与最小正向插入损耗的关系按【搜索】［最大值］：测量待测器件的反向插入损耗，读出此时读数，为待测器件的最大反向插入损耗。观察与最大正向插入损耗的关系按【测量】选择正向反射测量S11。按【格式】[对数幅度]：选择对数dB形式测量S11的幅值。按【格式】[驻波比]：选择以驻波比形式测量S11的幅值。

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