微波工程導論：復習題

1、第一章 緒論1、什么是微波？2、微波工程中所要解決的核心問題是什么？微波的主要應用有哪些？3、若目標速度為720km/h，分別采用3GHz、10GHz和15GHz中心頻率的雷達測量其速度，其目標的多普勒頻率分別為多少？4請簡述微波的主要優(yōu)點和不利因素。 第二、三章 傳輸線理論與阻抗匹配一、概念 特性阻抗、反射系數(shù)、駐波比、輸入阻抗、阻抗圓圖特性、波導傳輸條件、截止波長、波導波長、色散波型、簡并波型、耦合微帶線的奇偶模特性阻抗等。 二、復習題1、什么是傳輸線的特性阻抗？與哪些因素有關？2、請分別簡述什么是分布電阻、分布電導、分布電感、分布電容？3、傳輸線上電磁波傳輸?shù)娜N工作狀態(tài)分別是什么？各種

2、工作狀態(tài)對應什么樣的外圍條件？4、簡述/4傳輸線阻抗的變換性、/2傳輸線阻抗的重復性。5、請寫出阻抗圓圖中的特征點、線、面的物理意義。6、什么叫做色散波形，產(chǎn)生色散的原因是什么，色散會產(chǎn)生什么樣的影響？ 7、 已知Zc=50，ZL=(100-j50)，(1)求輸出端電壓反射系數(shù)，駐波比S和第一個電壓最小點距終端的距離；(2)若采用特性阻抗為50的短路支線進行單株線匹配，求支線接入位置d及相應的支線長度l。(利用圓圖求解)解：（1） 電壓最小點位置處的輸入阻抗值為ZC/S，設該點距負載距離為l1，則有得到： l1 =0.214或者直接利用阻抗圓圖 zl=(2-j1)。找到該點，位于阻抗圓圖的A點

3、，外圓標度為0.286，第一個電壓最小點位于負半實軸上的B點處，由負載朝信號源方向移動，等效于點在圓圖上沿等反射系數(shù)圓順時針旋轉，距離為(0.5-0.286)=0.214（2） 在導納圓圖上找到該點，對應位置0.06,畫出其等反射系數(shù)圓，沿順時針旋轉，交g=1的圓于B、C點， 如果選擇C點為接入點位置，則dC=(0.314-0.06)0.254，需要短路支線實現(xiàn)的電納值為j1.95, 短路支線的長度為lC =(0.25+0.172)=0.422。 B點位置:0.185,1+j1.95C點位置:0.314,1-j1.95 如果選擇B點為接入點位置，則db=(0.185-0.06)0.125，需要

4、短路支線實現(xiàn)的電納值為-j1.95,短路支線的長度為lb=(0.328-0.25)=0.078。B or C ?8、橫截面尺寸為解：(1)首先利用矩形波導的截止的計算公式，計算各波形的截至波長；然后由傳輸條件C來判斷波導中可能存在的波型。 , 的矩形波導，空氣填充，工作波長=32mm，當終端接負載Zl時，測得駐波比S=3，第一個電場波節(jié)點距負載d1=9mm，試求：(1)波導中傳輸?shù)牟ㄐ停?2)終端負載阻抗的歸一化值；(3)若用單株線調配器進行匹配，求接入位置。故工作波長=32mm時，只能傳播TE10模。 圓圖法求歸一化負載阻抗zl（a）由于電場波節(jié)點的歸一化阻抗等于1/3，在阻抗圓圖的實軸上標

5、出此點A，過此點作等反射系數(shù)圓。（b）由此點向負載逆時針轉過d1/g=0.2刻度，即B點，此點的歸一化阻抗即為歸一化負載阻抗(2) 第一個電場波節(jié)點距負載d1=9mm，波節(jié)點處的歸一化阻抗為zl=1/S故(3)用單螺釘調匹配，由于單螺釘為并聯(lián)支線調配器，故使用歸一化負載導納更為方便，即:根據(jù)第一章所導出單支線調配器的公式，則單螺釘接入位置為：兩個位置分別為： 圓圖法：首先由圓圖上的規(guī)一化負載阻抗zl求出規(guī)一化負載導納yl， yl的標度為0.05；然后沿等圓順時針旋轉，與g=1的圓交于D與E兩點，標度分別為0.166和0.333，所以接入位置為： 第四章 微波網(wǎng)絡基礎一、概念 微波網(wǎng)絡阻抗參量的

6、物理意義、微波網(wǎng)絡散射參量的物理意義、無耗網(wǎng)絡S參量的么正性（一元性）。二、復習題1、波導等效為雙線傳輸線時是依據(jù)哪兩個條件？2、當網(wǎng)絡中填充的是各項同性媒質時，它的散射矩陣有什么特點。 (1)R1、R2滿足何種關系時，網(wǎng)絡的輸入端反射系數(shù)為零？(2)在上述條件下，若網(wǎng)絡的工作衰減La=20dB時，R1、R2各等于多少？圖中傳輸線為理想無耗傳輸線段，特性阻抗為ZC=50。3、有一個二端口網(wǎng)絡如圖所示，試求解：（1）先求A 將A歸一化輸入端反射系數(shù)為零，即S11=0即a11+a12-a21-a22=0 （2）當La=20dB時，有 將R1-R2=50帶入，得到 第五章 固態(tài)無源/有源微波元器件1

7、.動態(tài)平衡條件下半導體內部自由電子和空穴的濃度符合什么規(guī)律？引入本征情況下的費米能級和本征濃度，電子空穴濃度的表達式。2.摻雜后少子濃度？3.用熱平衡狀態(tài)下的電流表達式分析結內電場產(chǎn)生的基礎。4.簡述PN結電容。5.簡述PN結的幾種擊穿。6.肖特基二極管的伏安特性。7.給出肖特基二極管的等效電路，并解釋其關鍵元件。 基本要求：掌握典型微波元器件（二極管）的基本規(guī)律、結特性、PN結/肖特基二極管的I/V曲線、肖特基等效電路等。第六章 微波無源電路 基本要求：掌握典型微波無源電路的基本概念、技術指標、特性參數(shù)等，解決基本的設計問題。 一、諧振腔 基本概念：諧振器的固有品質因數(shù)、有載品質因數(shù)、耦合系

8、數(shù)、傳輸線諧振器的概念、矩形諧振腔的基本模式及特點、圓周腔的基本諧振模式及特點、 設計問題：已知矩形諧振腔、圓柱形諧振腔腔體尺寸，求諧振模式、頻率；已知模式、頻率，設計諧振器的腔體尺寸等。二、定向耦合器 基本概念：耦合度、隔離度、方向性的概念和相互關系；描述平行線耦合器、分支線耦合器、環(huán)形橋耦合器的基本工作特性三、功率分配器 基本概念：分配損耗、插入損耗、隔離度、結合魔T的S參數(shù)說明其重要特性。 設計問題：設計能滿足匹配、隔離要求的微帶功分器。（等分或不等分） 四、微波濾波器 基本概念：濾波器的概念、濾波器的形式、常見的低通濾波器類型等。 復習題 1、 何謂固有品質因數(shù)和有載品質因數(shù)？它們之間

9、有何關系？2、 一個矩形諧振腔，當振蕩于TE101模式時輸出頻率為f1，當振蕩于TE102模式時輸出頻率為f2 ，求此矩形腔的尺寸。3、 定向耦合器有何功能？它有哪些主要技術指標？每個技術指標的物理意義是什么？4、設計等分或不等分功分器？第七章 微波有源電路 基本要求:掌握典型微波有源電路的基本概念、技術指標、特性參數(shù)等，解決基本的設計問題。一、放大器 基本概念：轉換功率增益、可用功率增益和工作增益；單向轉換功率增益的表達式；最大單向增益的表達式；噪聲系數(shù)概念及表達式；N級放大器級聯(lián)的總噪聲系數(shù)；以等效噪聲溫度表示的噪聲系數(shù)；絕對穩(wěn)定的必要與充分條件；微波功率放大器的1dB壓縮點、交調失真與三

10、階交叉點概念。 設計問題：已知器件的S參數(shù)，判斷穩(wěn)定，求增益；已知各放大器的噪聲系數(shù)，求N級放大器級聯(lián)的噪聲系數(shù)。二、微波固態(tài)振蕩器 基本概念：振蕩器的基本組成部分、振蕩條件、設計晶體管振蕩器的設計原則。三、微波混頻器/倍頻器 基本概念：主要混頻分量、變頻損耗、噪聲系數(shù)（雙邊帶、單邊帶）、鏡頻回收單端混頻器的優(yōu)缺點、單平衡混頻器的基本結構及特點。四、微波控制器件 基本概念：微波開關的插損和隔離度、描述串聯(lián)開關器件、并聯(lián)開關器件的工作原理、開關線型移相器/加載線型移相器基本原理。復習題1、設接收機的前置放大器的增益為12dB，帶寬為150kHz，噪聲系數(shù)為4dB，而接收機本身的噪聲溫度為900K

11、。求整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。解：前置放大器后的接收機的噪聲系數(shù)為： 前置放大器的增益G1=12dB=15.8，F(xiàn)1=4dB=2.5。 整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為：2、 一個GaAsFET的S參數(shù)為：現(xiàn)用其作為放大器的有源器件，請計算：（1）放大器的穩(wěn)定性如何？（2）放大器最大增益為多少分貝？（3）最大功率增益情況的負載阻抗ZL為多少？（4）對50系統(tǒng)，輸入阻抗Zin為多少？解（1）: 絕對穩(wěn)定（2）S12=0，滿足單向性條件。當輸入輸出均共軛匹配時，放大器能獲得最大增益（3）功率增益最大時，負載阻抗：(4) 50歐姆阻抗系統(tǒng)，=28.4=14.5dB7.13第八、九、十章 天線1、請說明天線的功能。2、

12、已知某線天線上的電流復矢量分布為I(z)，請簡要說明求解其輻射場的過程。3、請說明互易定理及其在天線上的應用。4、請說明惠更斯原理及其在天線上的應用。5、天線輻射場的近區(qū)和遠區(qū)如何定義？近區(qū)輻射場和遠區(qū)輻射場各有什么特點？ 6、赫茲偶極子在遠區(qū)輻射場是什么傳播模式的電磁波？并畫出其E面和H面的輻射方向圖。7、天線方向圖、歸一化方向圖、波束范圍、波束效率、主瓣、副瓣、波瓣寬度、副瓣電平、方向性系數(shù)、增益、分辨率、極化、有效口徑、有效高度、輻射電阻、輸入阻抗、駐波比、頻帶寬度、噪聲溫度是如何定義的？各自的物理意義是什么？8、請簡述雷達截面的物理概念。 9、在工作頻率3GHz的無線電線路中，發(fā)射機輸

13、出功率為13dBW，發(fā)射天線有效口徑為2m2，在視線距離20km處放置增益為400的接收天線，兩天線都無損耗且已匹配。求進入接收機的功率。解：Pt=13dBW=20W，Gr=4Aer/2=400， =0.1m，Aer=1m2 由弗里斯傳輸公式 Pr=PtAerAet/(r22) =20*2*1/(202*106*0.12) =10-5W=10W10、設某雷達工作頻率為10GHz，等效連續(xù)波發(fā)射功率為400W，接收機靈敏度為-90dBm，天線增益為40dBi。估算該雷達對于0dBsm目標的最大探測距離。解：雷達工作波長為0.03m，目標雷達截面0dBsm=1m2，接收靈敏度-90dBm=10-12W，假定信噪比為10dB 時雷達能夠有效發(fā)現(xiàn)目標，由雷達測距方程得雷達對目標最大探測距離為： Rmax=PtG22/(4)3PrS/N1/4 =400*108*0.032*1/(12.563*10-12*101/4 =0.1817*10161/4=6529 (m)c11、如下圖所示，現(xiàn)有兩付均為半波對稱振子的天線，一付天線作為發(fā)射天線放置于圖中圓心，其激勵信號頻率為300MHz，激勵電壓為100V，天線的輸入阻抗Zin=60，收發(fā)電纜均為特性阻抗50的射頻電纜；另一付天線作為接收天線，分別放置在圖中的a、b、c、d、e、