微波復(fù)習(xí)題.doc

一、填空1、充有介質(zhì)的無耗同軸傳輸線，其內(nèi)、外導(dǎo)體直徑分別為，傳輸線上的特性阻抗。（同軸線的單位分布電容和單位分布電感分別)2、 匹配負(fù)載中的吸收片平行地放置在波導(dǎo)中電場(chǎng)最處，在電場(chǎng)作用下吸收片強(qiáng)烈吸收微波能量，使其反射變小。3、 平行z軸放置的電基本振子遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)只有和 兩個(gè)分量，它們?cè)诳臻g上（選填：平行，垂直），在時(shí)間上（選填：同相，反相）。4、 已知某天線在E平面上的方向函數(shù)為，其半功率波瓣寬度。二、判斷1、無耗傳輸線只有終端開路和終端短路兩種情況下才能形成純駐波狀態(tài)。（ ）2、由于沿smith圓圖轉(zhuǎn)一圈對(duì)應(yīng)，變換等效于在圖上旋轉(zhuǎn)180，它也等效于通過圓圖的中心求給定阻抗（或?qū)Ъ{）點(diǎn)的鏡像，從而得出對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納（或阻抗）。（ ）4、當(dāng)終端負(fù)載阻抗與所接傳輸線特性阻抗匹配時(shí)，則負(fù)載能得到信源的最大功率。（ ）5、微帶線在任何頻率下都傳輸準(zhǔn)TEM波。（ ）6、導(dǎo)行波截止波數(shù)的平方即一定大于或等于零。（ ）7、互易的微波網(wǎng)絡(luò)必具有網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱性。（ ）9、天線的輻射功率越大，其輻射能力越強(qiáng)。（ ）10、二端口轉(zhuǎn)移參量都是有單位的參量，都可以表示明確的物理意義。（ ）三、簡(jiǎn)答題（共19分）1、提高單級(jí)天線效率的方法？（4分）（1）提高天線的輻射電阻;（2）降低損耗電阻。2、在波導(dǎo)激勵(lì)中常用哪三種激勵(lì)方式？（6分）（1）電激勵(lì)；（2）磁激勵(lì)：（3）電流激勵(lì)。3、從接受角度來講，對(duì)天線的方向性有哪些要求？(9分)（1） 主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾；（2） 旁瓣電平盡可能低；（3） 天線方向圖中最好能有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化時(shí)，零點(diǎn)方向也隨之改變； 四、計(jì)算題（41分）1、矩形波導(dǎo)BJ-26的橫截面尺寸為，工作頻率為3GHz，在終端接負(fù)載時(shí)測(cè)得行波系數(shù)為0.333，第一個(gè)電場(chǎng)波腹點(diǎn)距負(fù)載6cm，今用螺釘匹配?；卮鹨韵聠栴}。（1）波導(dǎo)中分別能傳輸哪些模式？（6分）（2）計(jì)算這些模式相對(duì)應(yīng)的及。（9分）解：（1）利用矩形波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)的計(jì)算公式，計(jì)算各波型的截止波長(zhǎng)；然后由傳輸條件來判斷波導(dǎo)中可能存在的波形。2、設(shè)雙端口網(wǎng)絡(luò)已知，終端接有負(fù)載,如圖所示，求輸入端反射系數(shù)。（8分）3、設(shè)矩形波導(dǎo)寬邊，工作頻率，用阻抗變換器匹配一段空氣波導(dǎo)和一段的波導(dǎo)，如圖所示，求匹配介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)及變換器長(zhǎng)度。（8分）4、在一個(gè)均勻無耗傳輸線上傳輸頻率為3GHz的信號(hào)，已知其特性阻，終端接的負(fù)載，試求：（1）傳輸線上的駐波系數(shù)；（5分） （2）離終端處的反射系數(shù)；（5分）答案一、 填空1、50 2、強(qiáng) 3、 垂直 相同4、 5、饋源 軸 方向一、填空題（每題2分，共20分）1、 微波傳輸線大致可分為三種類型：雙導(dǎo)體傳輸線、波導(dǎo)和介質(zhì)傳輸線。2、 無耗傳輸線的阻抗具有/2重復(fù)性和/4阻抗變換特性兩個(gè)重要性質(zhì)。3、 共軛匹配的定義為：當(dāng)時(shí)，負(fù)載能得到最大功率值。4、 高波導(dǎo)的寬邊尺寸a與窄邊尺寸b之間的關(guān)系為ba/2.5、 建立在等效電壓、等效電流和等效特性阻抗基礎(chǔ)上的傳輸線稱為等效傳輸線。6、 極化方式主要有橢圓極化、圓極化和線極化三種方式。7、 橫向尺寸遠(yuǎn)小于縱向尺寸并小于波長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線。8、 在無線電波傳輸過程中，產(chǎn)生失真的原因主要有媒質(zhì)的色散效應(yīng)和隨機(jī)多徑傳輸效應(yīng)。二、判斷題（每題1分，共10分）1、TE波和TM波的最低次模分別為 和 （錯(cuò)）2、將而的波稱為TE波 （錯(cuò)）4、輻射電阻越大，有效長(zhǎng)度越短，天線的輻射能力越強(qiáng) （錯(cuò)）5、天線通信的最佳功率 （對(duì)）6、智能天線技術(shù)使得空分多址（SDMA）成為可能 （對(duì)）7、若無耗線處于行波狀態(tài)時(shí)，則終端反射系數(shù)為，且（錯(cuò)）8、相速度可以用來表示波能量的傳輸速度 （錯(cuò)）9、多徑效應(yīng)造成了天線系統(tǒng)傳輸過程中信號(hào)的衰落 （對(duì)）10、天線接收的功率可分為三個(gè)部分：接收天線的再輻射功率、負(fù)載吸收的功率和媒質(zhì)的損耗功率。 （對(duì)）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共24分）1、微波的特點(diǎn)有哪些？答：（1）似光性 （2）穿透性 （3）款頻帶特性 （4）熱效應(yīng)特性 （5）散射特性 （6）抗低頻干擾特性3、從接受角度來講，對(duì)天線的方向性有哪些要求？（4） 主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾；（5） 旁瓣電平盡可能低；（6） 天線方向圖中最好能有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化時(shí)，零點(diǎn)方向也隨之改變； 4、為什么規(guī)則金屬波導(dǎo)內(nèi)不能傳播TEM波？答：如果存在TEM波，則要求磁場(chǎng)應(yīng)完全在波導(dǎo)的橫截面內(nèi)，而且是閉合曲線，由麥克斯韋第一方程知，閉合曲線上磁場(chǎng)的積分應(yīng)等于曲線相交鏈的電流，由于空心金屬波導(dǎo)中不存在傳播方向上的傳導(dǎo)電流，故必須要求有傳播方向的位移電流。由，知傳播方向有電場(chǎng)存在，而與TEM波的定義相矛盾。四、 計(jì)算題（共36分）1、一根75均勻無耗傳輸線，終端接有負(fù)載，欲使線上電壓駐波比為，則負(fù)載的實(shí)部和虛部應(yīng)滿足什么關(guān)系？(6分)解：由駐波比，可得終端反射系數(shù)的模值應(yīng)為 于是 將代入上式，整理得負(fù)載的實(shí)部和虛部應(yīng)滿足的關(guān)系式為 即負(fù)載的實(shí)部和虛部應(yīng)在圓心為、半徑為100的圓上，上半圓的對(duì)應(yīng)負(fù)載為感抗，而下半圓的對(duì)應(yīng)負(fù)載為容抗。2、設(shè)某矩形波導(dǎo)的尺寸為試求工作頻率在3GHZ時(shí)該波導(dǎo)能傳輸?shù)哪Ｊ健＃?分）解：由得 可見，該波導(dǎo)在工作頻率為3GHZ時(shí)只能傳輸模。3、直立接地振子的高度當(dāng)工作波長(zhǎng)時(shí)，求此天線的有效高度及輻射電阻。若歸于輸入電流的損耗電阻為5，求天線的效率。（10分）解：設(shè)天線上電流分布為 根據(jù)有效高度的定義有 天線的有效高度為 在無限大理想導(dǎo)電地面上的單極天線的輻射電阻的求法與自由空間對(duì)稱振子的輻射電阻求法完全相同。但單極天線的鏡像部分并不輻射功率，因此其輻射電阻為同樣長(zhǎng)度的自由空間對(duì)稱振子輻射電阻的一半。根據(jù)上述分析和式，單極天線的輻射功率為 所以單極天線的輻射電阻為 用MATLAB編程計(jì)算得 可見，當(dāng)天線高度時(shí)，輻射電阻是很低的。根據(jù)效率的定義有 4、設(shè)某系統(tǒng)如圖所示，雙端口網(wǎng)絡(luò)為無耗互易對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)，在終端參考面處接匹配負(fù)載，測(cè)得距參考面距離處為電壓波節(jié)點(diǎn)，駐波系數(shù)為1.5，試求該雙端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣。（12分） S解:參考面的外反射系數(shù)于是 網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱， 網(wǎng)絡(luò)互易，故，可表示為：網(wǎng)絡(luò)無耗，故 ,即： 第一章 緒論1、（2006）一般來說，微波是指頻率為_到_的電磁波。第二章 傳輸線理論一、填空題1、 （2006、2007、2009）波導(dǎo)中的電磁場(chǎng)模式為_；波導(dǎo)中不可能存在_模式。同軸線的主模為_，微帶線的主模為_；2、 （2006）對(duì)于無耗傳輸線，線上任一點(diǎn)的反射系數(shù)模值與負(fù)載反射系數(shù)模值的關(guān)系是_。3、 （2007）傳輸線與負(fù)載阻抗匹配，負(fù)載阻抗等于_。4、 （2007）特性阻抗為的TEM傳輸線上傳輸行駐波，則相鄰電壓波腹與波節(jié)相距_，相鄰電壓波節(jié)點(diǎn)相距_。5、 （2007）波導(dǎo)某電磁模式的截止波長(zhǎng)為，則該模式的傳輸條件為工作波長(zhǎng)_。6、 （2006、2007、2009）微帶傳輸線介質(zhì)基片一定（即、一定），導(dǎo)帶寬度W越寬，微帶線特性阻抗_。二、問答題1、（2006、2007、）電路如圖，均勻無耗線特性阻抗為，工作波長(zhǎng)，測(cè)得電壓波幅，電壓波節(jié)，電壓波節(jié)點(diǎn)距負(fù)載最近距離為；求：（1）負(fù)載阻抗和負(fù)載吸收功率（百分比）（2）若用阻抗變換進(jìn)行匹配，求阻抗變換器接入位置d和阻抗變換器的特性阻抗。2、（2006、2009）微波電路路如圖所示，已知均勻無耗線特性阻抗為，負(fù)載阻抗（1）=？時(shí)，AB段傳行波？（2）指出BC，CD段的工作狀態(tài)（行波、駐波、行駐波），并求出各段的電壓駐波比，。（3）BC段中電壓波節(jié)點(diǎn)距負(fù)載求（C點(diǎn)）的最小距離3、 （2006）空氣煤質(zhì)矩形波導(dǎo)尺寸為：寬邊，窄邊。（1） 求此波導(dǎo)只傳波的工作頻率范圍；（2）此波導(dǎo)只傳波時(shí)，在波導(dǎo)寬邊中央測(cè)得兩個(gè)相鄰的電場(chǎng)強(qiáng)度波節(jié)點(diǎn)相距，求工作波長(zhǎng)；4、（2007）如圖所示電路中，信源，源電動(dòng)勢(shì)為，（1） 指出AB，BC段上的工作狀態(tài)。（2） 求出AB，BC段上的電壓駐波比。（3） 求B點(diǎn)的電壓值和BC段電壓波節(jié)點(diǎn)處的阻抗。5、（2009）已知無耗TEM傳輸線特性阻抗，電壓波節(jié)點(diǎn)阻抗為、該點(diǎn)電壓。傳輸線終端為電壓波腹點(diǎn)，求（1）終端反射系數(shù)和負(fù)載阻抗及負(fù)載吸收功率（2）若用阻抗變換器進(jìn)行匹配，求阻抗變換器接入位置和阻抗變換器的特性阻抗。第三章 微波網(wǎng)絡(luò)與元件二、簡(jiǎn)答題1、（2006、2007）測(cè)得某二端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)矩陣為問：（1）此二端口網(wǎng)絡(luò)是否互易和無耗，用S參數(shù)說明；（2）若端口接短路負(fù)載，求端口處的電壓駐波比。2、（2006）微波等效電路如圖所示。當(dāng)端口接匹配負(fù)載時(shí)，測(cè)得端口的反射系數(shù)，求此網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)；3、（2007、2009）微波等效電路如圖所示。為網(wǎng)絡(luò)的參考面。，。求：（1）該網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移參數(shù)矩陣A；（2）該網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣S；（3）端口處接負(fù)載，求端口的輸入阻抗。4、（2009）已知一個(gè)無耗互易對(duì)稱的二端口元件，輸出端接匹配負(fù)載，測(cè)得輸入端的反射系數(shù)為，求（1）；(S11=0.8j s21=0.6)（2）求該元件的工作特性參數(shù)：輸入駐波比和元件的回波損耗 及插入損耗（3）若輸出端接開路負(fù)載，求輸入端的電壓駐波比。（無窮）第四章 天線一、填空題1、 （2006）某發(fā)射天線方向系數(shù)為，該天線用于接收是方向系數(shù)等于_。2、（2006）N元均勻直線陣其電流等幅同相分布，其陣因子的最大為_。3、（2007）電基本振子（或電流元）的遠(yuǎn)場(chǎng)E面方向圖函數(shù)為_。4、（2009）某發(fā)射天線增益為G，該天線用于接收時(shí)增益為_。二、簡(jiǎn)答題1、（2006、2007、2009）已知天線歸一化方向圖函數(shù)為，（1）寫出最大輻射方向的方向系數(shù)D的表達(dá)式；（2）若已知天線方向系數(shù)為D=100，輸入功率為，該天線效率為，請(qǐng)計(jì)算最大輻射方向處的輻射場(chǎng)強(qiáng)度（峰值）。（3）若保持最大輻射方向上處的電場(chǎng)強(qiáng)度振幅與處相等，求此時(shí)天線的方向系數(shù)。2、（2006）喇叭天線口徑尺寸為，口徑場(chǎng)等幅同相（均勻）分布，求該喇叭天線的方向系數(shù)；3、（2006）如圖所示，3個(gè)半波振子（）形成均勻直線陣列，電流分布如圖所示，架設(shè)于理想地面上，求紙平面的方向圖函數(shù)。4、（2007、2009）空氣波導(dǎo)終端接喇叭天線。已知矩形波導(dǎo)寬邊和窄邊尺