微波技术与天线总复习题.doc

1、1微波技术与天线基础总复习题一 、 填 空 题1、 微 波 是 一 般 指 频 率 从 至 范 围 内 的 电 磁 波 ， 其 相 应 的 波 长 从 至 。并 划 为 四 个 波 段 ； 从 电 子 学 和 物 理 学 的 观 点 看 ， 微 波 有 、 、 、 、 等 重 要 特 点 。2、 无耗传输线上的三种工作状态分别为： 、 、 。3、 传 输 线 几 个 重 要 的 参 数 ：（ 1） 波 阻 抗 ： ； 介 质 的 固 有 波 阻 抗 为 。 （ 2） 特 性 阻 抗 ： ， 或 ， Z0= 其 表 达 式 为 Z0= ,是 一 个 复IU数 ； 其 倒 数 为 传 输 线 的

2、.（ 3） 输 入 阻 抗 （ 分 布 参 数 阻 抗 ） ： ,即 Zin(d)= 。 传 输 线 输 入 阻 抗的 特 点 是 ： a) b) c) d) （ 4） 传 播 常 数 ： （ 5） 反 射 系 数 ： （ 6） 驻 波 系 数 ： （ 7） 无 耗 线 在 行 波 状 态 的 条 件 是 ： ； 工 作 在 驻 波 状 态 的 条 件 是 ： ； 工 作 在 行 驻 波 状 态 的 条 件 是 ： 。（ 8） 无耗传输线的特性阻抗 = , 输入阻抗具有 周期性，传输0Z线上电压与电流反射系数关系 ，驻波比和放射系数关系 。4、 负载获得最大输出功率时，负载 Z0与源阻抗 Zg

3、间关系： 。5、负载获得最大输出功率时，负载与源阻抗间关系： 。6、 史 密 斯 圆 图 是 求 街 均 匀 传 输 线 有 关 和 问 题 的 一 类 曲 线 坐 标 图 ，图 上 有 两 组 坐 标 线 ， 即 归 一 化 阻 抗 或 导 纳 的 的 等 值 线 簇 与 反 射 系数 的 等 值 线 簇 ， 所 有 这 些 等 值 线 都 是 圆 或 圆 弧 ， 故 也 称 阻 抗 圆 图或 导 纳 圆 图 。 阻 抗 圆 图 上 的 等 值 线 分 别 标 有 ，而 和 ， 并 没 有 在 圆 图 上 表 示 出 来 。 导 纳 圆 图 可以 通 过 对 旋 转 180得 到 。 阻 抗

4、 圆 图 的 实 轴 左 半 部 和 右 半 部2的 刻 度 分 别 表 示 或 和 或 。 圆 图 上 的 电刻 度 表 示 ， 图 上 0180是 表 示 。7、 Smith 圆 图 与 实 轴 右 边 的 交 点 为 点 。 Smith 圆 图 实 轴 上 的 点 代 表 点 ， 左 半 轴 上 的 点 为 电 压 波 点 ， 右 半 轴 上 的 点 为 电 压 波 点 。 在 传输 线 上 电 源 向 负 载 方 向 移 动 时 ， 对 应 在 圆 图 上 应 旋 转 。8、 阻 抗 匹 配 是 使 微 波 电 路 或 系 统 无 反 射 运 载 行 波 或 尽 量 接 近 行 波 的

5、 技 术 措 施 ， 阻 抗匹 配 主 要 包 括 三 个 方 面 的 问 题 ， 它 们 是 ： （ 1） ； （ 2） ； （ 3） 。9、 负 载 获 得 最 大 输 出 功 率 时 ， 负 载 与 源 阻 抗 间 关 系 ： 10、 矩 形 波 导 的 的 主 模 是 模 ， 导 模 传 输 条 件 是 ， 其中 截 止 频 率 为 ， TE10 模 矩 形 波 导 的 等 效 阻 抗 为 ， 矩 形 波导 保 证 只 传 输 主 模 的 条 件 是 。11、 矩 形 波 导 的 管 壁 电 流 的 特 点 是 ： （ 1） 、 （ 2） 、 （ 3） 。12、 模 式 简 并 现 象

6、 是 指 ，主 模 也 称 基 模 ， 其 定 义 是 。 单 模 波 导 是 指 ； 多 模 传 输 是 。13、 圆波导中的主模为 ，轴对称模为 ，低损耗模为 。微 带 线 的 特 性 阻 抗 随 着 w/h 的增大而 。相同尺寸的条件下，r 越大, 特性阻抗越 14、微波元器件按其变换性质可分为 、 、 三大类。15、 将 由 不 均 匀 性 引 起 的 传 输 特 性 的 变 化 归 结 为 等 效 。16、 任 意 具 有 两 个 端 口 的 微 波 元 件 均 可 看 做 为 。17、 Z矩 阵 中 的 各 个 阻 抗 参 数 必 须 使 用 法 测 量 ；Y矩 阵 中 的 各 参

7、 数 必 须 用 法 测 量 ；18、 同 一 双 端 口 网 络 的 阻 抗 矩 阵 Z和 导 纳 矩 阵 Y关 系 是 。19、多口网络S矩阵的性质：网络互易有 ，网络无耗有 ，网络对称时有 .320、 终 端 负 载 元 件 是 典 型 的 一 端 口 互 易 元 件 ， 连 接 在 传 输 系 统 的 终 端 ， 是 用 来 实 现 、 或 等 功 能 的 元 件 。 主 要 包 括 三 种 负 载 、 、 和 。21、 微 波 电 路 中 有 一 种 器 件 ， 在 振 荡 器 中 作 为 振 荡 回 路 ， 在 放 大 器 中 用 作 谐 振 回 路 ，在 带 通 或 带 阻 滤

8、波 器 中 作 为 选 频 元 件 等 ， 实 现 上 述 功 能 的 器 件 称 为 。22、 常 用 的 微 波 谐 振 器 有 谐 振 器 、 谐 振 器 和 谐 振 器 等 。23、 实 现 微 波 谐 振 器 总 是 通 过 一 个 或 几 个 端 口 和 外 电 路 连 接 ， 把 谐 振 器 和 外 电 路 相 连的 部 分 叫 或 。24、 铁 氧 体 是 一 种 色 的 陶 瓷 ， 它 是 微 波 技 术 中 应 用 很 广 泛 的 的 磁 性 物 质 。25、电基本振子的归一化方向函数 ，方向系数 D= ， 3dB 波瓣F,=宽度 .0.52=26、天线辐射场的强度与距离成

9、 （正比、反比）沿 z 轴放置的电基本振子远场区有 和 两个分量，它们在空间上相互 ，在时间上 （同相位、反相位）二、名词解释1、传输线理论2、 TEM 波 、 TE 波 和 TM 波3、 传 播 常 数 、 相 速 、 波 长 4、 行 波 、 驻 波 、 行 驻 波5、 传 输 线 特 性 阻 抗 、 输 入 阻 抗 、 反 射 系 数 、 驻 波 比 6、 简 并 模 7、 工 作 波 长 、 波 导 波 长8、 Smith 圆图9、天线的互易定理10、S 参数11、微波网络412、 天 线 方 向 图 参 数 中 的 前 后 比 、 方 向 系 数13、 电 波 传 播 中 的 衰 落

10、 现 象14、 天 线 方 向 图 参 数 中 的 主 瓣 宽 度 、 旁 瓣 电 平15、 天 线 的 有 效 长 度 、 天 线 有 效 面 积16、行波天线17、缝隙天线18、智能天线19、 阵 列 天 线 方 向 图 乘 积 定 理三、简述题1、 什么是微波？微波有什么特点？微波有哪些方面的应用？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？3、 无耗均匀传输线输入阻抗的特性，与哪些参数有关？4、 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，并分析三者之间的关系5、 简述传输线的行波状态，驻波状态和行驻波状态6、

11、 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7、 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？8、 TEM、TE 和 TM 波是如何定义的？什么是波导的截止性？分别说明矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线的主模是什么？9、 什么是波导的截止性？分别说明矩形波导、圆波导、同轴线的主模是什么？10、 试说明规则波导内不能传输 TEM 波的原因。11、 说明圆波导中 TE01 模为什么具有低损耗特性。12、 什么叫模式简并现象？矩形波的和圆波导的模式简并有何异同？13、 列出微波等效电路网络常用有 5 种等效电路的矩阵表示，并说明矩阵中的参数是如何测量得到的，

12、及Z和S参数物理意义。14、 简述 S 参数如何测量15、什么是天线？天线工作的基本原理、功能、种类、结构，以及如何说明天线具有方向性？516、简述天线的定义和功能17、天线为什么可以等效为两个基本振子，又是如何等效的？18、天线近场区与远场区分别有什么特点？19、简述什么是天线的极化，极化的分类？20、对接收天线的方向性有哪些要求？21、采用天线阵可增强方向性，其主要原理是什么？22、什么是衰落？简述引起衰落的原因。23.分别简述两种智能天线的工作原理与特性。24、写出阵列天线的方向图乘积定理，并作说明四、计算题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 Z0=10

13、0，终端接Z1=75j100 的负载，试求：（1） 传输线上的驻波系数；（2） 离终端 10cm 处的反射系数和输入阻抗2、 特性阻抗 的均匀无耗传输线，终端接有负载 ，用 的阻抗03Z502lZj/4变换器实现阻抗匹配，试求 阻抗变换器的特性阻抗 及离终端距离 。/41l3、 有 的无耗均匀传输线，媒质参数为 ,终端接有 负载。05 2.,rrR1l当 时，其线长度为 。试求：（1）传输线实际长度；（2）负载终端反1fMHz/射系数；（3）输入端反射系数；（4）输入端阻抗。4、 特性阻抗为 的无耗传输线，终端接阻抗为 的负载，采用单并联短50257lZj路支节匹配。求支节的位置和长度。5、

14、在特性阻抗为 的无耗双导线上测得 ，第一个电压波6maxmin0,40UV节点的位置 ，求负载 ，用并联枝节进行匹配，求出枝节的位置和长度。min10.5llZ6、 用 BJ100 矩形波导以主模传输 的微波信号， （1）求 、 、 和波阻抗 ；10GHz cgZw（2）若波导宽边尺寸增加一倍，问上述各量如何变化？（3）若波导窄边尺寸增大一倍，6上述各量如何变化？（BJ-100 矩形波导尺寸为： ）mba16.08.27、 已知矩形波导的横截面尺寸为 ab=23mm10mm，波导内填充空气，求：（1）工作频率为 15GHz 时，该波导中可以传输哪几种模式；（2）工作频率为 10GHz 时，主模

15、式在该矩形波导中传输时对应的截止波长c、相移常数、波导波长g 和相速度 Vp。8、 矩形波导截面尺寸为 ，试求：（1）传输模的单模工作频带；230abm（2）在 a，b 不变的情况下，如何才能获得更宽的频带？9、 试 求 图 示 终 端 接 匹 配 负 载 时 的 输 入 阻 抗 ， 并 求 出 输 入 端 匹 配 的 条 件 。10、 设双口网络S已知，终端接有负载 ，如图所示，求输入端的反射系数。lZ11、 设某系统如图所示，双口网络为无耗互易对称网络，在终端参考面 处接匹配负载；2T测得距参考面 距离 处为电压波节点，驻波系数为 1.5，试求该网络的散射1Tgl25.0矩阵12、 利用级

16、联法求如下图所示的系统的总ABCD矩阵 (即A 矩阵) ，推导出对应的S参数矩阵（请写出转换计算过程） ，并根据S 参数矩阵的特性对此网络的对称性做出判断。 /4l Z0 50欧 Z3 -j25欧 /4l Z0 50欧 Z2 j75欧 Z1 j75欧 713、 设 某 定 向 耦 合 器 的 耦 合 度 为 33dB， 定 向 度 为 24dB， 端 口 1 的 入 射 功 率 为25w， 计 算 直 通 端 口 和 耦 合 端 口 的 输 出 功 率 。14、 写出下列各种理想双口端口元件的S 矩阵。 （1）理想衰落器；（2）理想相移器；（3）理想隔离器。15、 求 半 波 对 称 振 子

17、的 归 一 化 方 向 函 数 ， 方 向 性 系 数 ,半功率波瓣宽度， 辐 射 电阻16、 有 两 个 平 行于 z 轴并沿 x 轴方向排列的半波振子，若 ，试分别/4,/2d求其 E 面和 H 面的方向函数。17、 求 电 基 本 振 子 的 归 一 化 方 向 函 数 ， 半功率波瓣宽度 ， 方 向 性 系 数 D，20.5辐 射 电 阻 。 （ 已 知 ）R60E=sinjkrIlje18、 有两个平行于 z 轴并沿 x 轴方向排列的半波振子，若 ，试分别/4,/2d求其 E 面和 H 面的方向函数。19、 利用D=20sin),(4dF的公式计算电基本振子的方向系数。 课 后 习 题 ：8