衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中的衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)與優(yōu)化考核試卷

衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中的衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)與優(yōu)化考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在評(píng)估考生對(duì)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)及優(yōu)化的理解和應(yīng)用能力，考察考生對(duì)天線結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、匹配技術(shù)以及天線系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的掌握程度。

一、單項(xiàng)選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.衛(wèi)星天線的主要作用是（）

A.接收地面站的信號(hào)

B.發(fā)送地面站的信號(hào)

C.接收和發(fā)送信號(hào)

D.調(diào)制和解調(diào)信號(hào)

2.衛(wèi)星天線的極化方式主要有（）

A.圓極化

B.線極化

C.混合極化

D.以上都是

3.衛(wèi)星天線中，反射式天線的主要組成部分包括（）

A.反射面

B.聚焦面

C.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

D.以上都是

4.衛(wèi)星天線的增益G表示（）

A.天線接收到的信號(hào)功率與理想天線接收到的信號(hào)功率之比

B.天線發(fā)射的信號(hào)功率與理想天線發(fā)射的信號(hào)功率之比

C.天線接收到的信號(hào)功率與天線發(fā)射的信號(hào)功率之比

D.天線發(fā)射的信號(hào)功率與天線接收到的信號(hào)功率之比

5.衛(wèi)星天線中，拋物面天線的主要優(yōu)點(diǎn)是（）

A.增益高

B.波束窄

C.成本低

D.以上都是

6.衛(wèi)星天線中，喇叭天線的特點(diǎn)是（）

A.增益高

B.波束窄

C.成本低

D.以上都是

7.衛(wèi)星天線的設(shè)計(jì)中，通常需要考慮的因素包括（）

A.工作頻率

B.波束寬度

C.增益

D.以上都是

8.衛(wèi)星天線中的饋電網(wǎng)絡(luò)主要用于（）

A.改善天線匹配

B.減少信號(hào)損耗

C.提高信號(hào)質(zhì)量

D.以上都是

9.衛(wèi)星天線中，波束成形技術(shù)主要用于（）

A.改善天線匹配

B.減少信號(hào)損耗

C.提高信號(hào)質(zhì)量

D.以上都是

10.衛(wèi)星天線中，極化分離器的作用是（）

A.防止交叉極化干擾

B.增加天線增益

C.減少信號(hào)損耗

D.以上都是

11.衛(wèi)星天線中，天線罩的主要作用是（）

A.改善天線匹配

B.減少信號(hào)損耗

C.提高信號(hào)質(zhì)量

D.以上都是

12.衛(wèi)星天線中，天線相位中心的位置對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

13.衛(wèi)星天線中，天線指向精度對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

14.衛(wèi)星天線中，天線溫度系數(shù)對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

15.衛(wèi)星天線中，天線振動(dòng)對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

16.衛(wèi)星天線中，天線熱噪聲對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

17.衛(wèi)星天線中，天線雨衰對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

18.衛(wèi)星天線中，天線交叉極化隔離度對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

19.衛(wèi)星天線中，天線極化方向性對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

20.衛(wèi)星天線中，天線相位誤差對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

21.衛(wèi)星天線中，天線指向誤差對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

22.衛(wèi)星天線中，天線溫度系數(shù)對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

23.衛(wèi)星天線中，天線振動(dòng)對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

24.衛(wèi)星天線中，天線熱噪聲對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

25.衛(wèi)星天線中，天線雨衰對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

26.衛(wèi)星天線中，天線交叉極化隔離度對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

27.衛(wèi)星天線中，天線極化方向性對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

28.衛(wèi)星天線中，天線相位誤差對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

29.衛(wèi)星天線中，天線指向誤差對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

30.衛(wèi)星天線中，天線溫度系數(shù)對(duì)（）

A.天線增益有影響

B.波束寬度有影響

C.極化方式有影響

D.以上都是

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮的頻率范圍包括（）

A.C波段

B.K波段

C.X波段

D.以上都是

2.衛(wèi)星天線的主要性能指標(biāo)包括（）

A.增益

B.波束寬度

C.極化方式

D.噪聲溫度

3.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，影響天線增益的因素有（）

A.天線尺寸

B.工作頻率

C.天線材料

D.環(huán)境溫度

4.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，用于改善天線匹配的技術(shù)有（）

A.喇叭饋電

B.微帶線饋電

C.印刷電路板饋電

D.螺旋饋電

5.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，波束成形技術(shù)可以應(yīng)用于（）

A.多波束通信

B.航天器通信

C.地面移動(dòng)通信

D.衛(wèi)星廣播

6.衛(wèi)星天線中，極化分離器的主要功能包括（）

A.防止交叉極化干擾

B.提高天線增益

C.減少信號(hào)損耗

D.改善信號(hào)質(zhì)量

7.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，用于提高天線指向精度的技術(shù)有（）

A.伺服控制系統(tǒng)

B.天線伺服機(jī)構(gòu)

C.位置反饋傳感器

D.軟件算法

8.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，天線溫度系數(shù)的影響因素包括（）

A.材料的熱膨脹系數(shù)

B.天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

C.工作環(huán)境的溫度變化

D.天線的表面處理

9.衛(wèi)星天線中，天線振動(dòng)可能由以下哪些因素引起（）

A.天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

B.環(huán)境風(fēng)荷載

C.航天器振動(dòng)

D.通信信號(hào)干擾

10.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，天線熱噪聲的來源包括（）

A.天線表面處理

B.天線材料的熱噪聲

C.天線內(nèi)部電路的噪聲

D.環(huán)境溫度

11.衛(wèi)星天線中，天線雨衰的影響因素有（）

A.雨量大小

B.天線增益

C.波束寬度

D.通信頻率

12.衛(wèi)星天線中，提高天線交叉極化隔離度的方法包括（）

A.優(yōu)化天線設(shè)計(jì)

B.使用極化分離器

C.調(diào)整天線位置

D.改善天線匹配

13.衛(wèi)星天線中，影響天線極化方向性的因素有（）

A.天線設(shè)計(jì)

B.材料特性

C.工作頻率

D.環(huán)境因素

14.衛(wèi)星天線中，天線相位誤差可能由以下哪些原因引起（）

A.天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

B.信號(hào)傳輸路徑

C.通信系統(tǒng)誤差

D.天線材料

15.衛(wèi)星天線中，天線指向誤差可能由以下哪些原因引起（）

A.天線伺服控制系統(tǒng)故障

B.天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

C.環(huán)境風(fēng)荷載

D.天線材料老化

16.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，提高天線溫度系數(shù)穩(wěn)定性的方法包括（）

A.選用低熱膨脹系數(shù)材料

B.采用熱隔離措施

C.提高天線表面處理質(zhì)量

D.使用抗熱沖擊涂層

17.衛(wèi)星天線中，天線振動(dòng)對(duì)通信質(zhì)量的影響包括（）

A.增加信號(hào)損耗

B.降低通信可靠性

C.改變天線指向

D.影響天線增益

18.衛(wèi)星天線中，天線熱噪聲對(duì)通信質(zhì)量的影響包括（）

A.降低通信信噪比

B.增加誤碼率

C.影響通信距離

D.降低通信速率

19.衛(wèi)星天線中，天線雨衰對(duì)通信質(zhì)量的影響包括（）

A.減少通信距離

B.降低通信速率

C.增加誤碼率

D.改變天線指向

20.衛(wèi)星天線中，提高天線交叉極化隔離度的方法包括（）

A.優(yōu)化天線設(shè)計(jì)

B.使用極化分離器

C.調(diào)整天線位置

D.改善天線匹配

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請(qǐng)將正確答案填到題目空白處）

1.衛(wèi)星天線中，拋物面天線的反射面通常采用______形狀。

2.衛(wèi)星天線增益的單位是______。

3.衛(wèi)星天線波束寬度的單位是______。

4.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，喇叭天線的饋電方式通常為______。

5.衛(wèi)星天線中，極化方式分為______和______。

6.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，影響天線增益的主要因素有______和______。

7.衛(wèi)星天線中，波束成形技術(shù)可以采用______和______兩種方式。

8.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，用于改善天線匹配的饋電網(wǎng)絡(luò)有______和______。

9.衛(wèi)星天線中，極化分離器可以采用______和______兩種結(jié)構(gòu)。

10.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，提高天線指向精度的伺服控制系統(tǒng)通常包括______和______。

11.衛(wèi)星天線中，天線溫度系數(shù)通常用______表示。

12.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，天線振動(dòng)可能由______和______等因素引起。

13.衛(wèi)星天線中，天線熱噪聲的主要來源是______和______。

14.衛(wèi)星天線中，天線雨衰與______和______有關(guān)。

15.衛(wèi)星天線中，提高天線交叉極化隔離度的方法之一是采用______。

16.衛(wèi)星天線中，天線極化方向性的測(cè)量通常使用______。

17.衛(wèi)星天線中，天線相位誤差可能由______和______等因素引起。

18.衛(wèi)星天線中，天線指向誤差可能導(dǎo)致______和______等問題。

19.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，提高天線溫度系數(shù)穩(wěn)定性的方法之一是采用______。

20.衛(wèi)星天線中，天線振動(dòng)對(duì)通信質(zhì)量的影響之一是______。

21.衛(wèi)星天線中，天線熱噪聲對(duì)通信質(zhì)量的影響之一是______。

22.衛(wèi)星天線中，天線雨衰對(duì)通信質(zhì)量的影響之一是______。

23.衛(wèi)星天線中，提高天線交叉極化隔離度的另一種方法是采用______。

24.衛(wèi)星天線中，天線極化方向性的另一個(gè)影響因素是______。

25.衛(wèi)星天線中，天線相位誤差的另一個(gè)可能來源是______。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫√，錯(cuò)誤的畫×）

1.衛(wèi)星天線中，增益越高，波束寬度就越窄。（）

2.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，喇叭天線的饋電方式比拋物面天線的饋電方式更為復(fù)雜。（）

3.衛(wèi)星天線中，極化方式分為線極化和圓極化兩種。（）

4.衛(wèi)星天線增益的單位是分貝。（）

5.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，波束成形技術(shù)主要用于增加天線增益。（）

6.衛(wèi)星天線中，極化分離器可以完全隔離交叉極化信號(hào)。（）

7.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，提高天線指向精度的伺服控制系統(tǒng)是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。（）

8.衛(wèi)星天線中，天線溫度系數(shù)是指天線溫度隨環(huán)境溫度變化的程度。（）

9.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，天線振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)損耗增加。（）

10.衛(wèi)星天線中，天線熱噪聲與天線材料和通信頻率無關(guān)。（）

11.衛(wèi)星天線中，天線雨衰是指信號(hào)在傳輸過程中由于降雨導(dǎo)致的衰減。（）

12.衛(wèi)星天線中，提高天線交叉極化隔離度的方法之一是采用極化分離器。（）

13.衛(wèi)星天線中，天線極化方向性的測(cè)量通常使用極化旋轉(zhuǎn)器。（）

14.衛(wèi)星天線中，天線相位誤差會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。（）

15.衛(wèi)星天線中，天線指向誤差會(huì)導(dǎo)致通信中斷。（）

16.衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，提高天線溫度系數(shù)穩(wěn)定性的方法之一是采用隔熱材料。（）

17.衛(wèi)星天線中，天線振動(dòng)對(duì)通信質(zhì)量的影響主要是增加信號(hào)損耗。（）

18.衛(wèi)星天線中，天線熱噪聲對(duì)通信質(zhì)量的影響主要是降低通信信噪比。（）

19.衛(wèi)星天線中，天線雨衰對(duì)通信質(zhì)量的影響主要是減少通信距離。（）

20.衛(wèi)星天線中，提高天線交叉極化隔離度的另一種方法是調(diào)整天線結(jié)構(gòu)。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡述衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，如何通過優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)來提高天線增益？

2.闡述衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，波束成形技術(shù)在提高通信效率和覆蓋范圍方面的作用。

3.分析衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中，極化分離器的作用及其對(duì)通信質(zhì)量的影響。

4.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，討論衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)中如何考慮天線的指向精度和穩(wěn)定性。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：某衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，需要設(shè)計(jì)一款工作在Ka波段的天線，要求天線增益不小于40dB，波束寬度為10度，極化方式為線性極化，且具備良好的交叉極化隔離度。請(qǐng)根據(jù)這些要求，設(shè)計(jì)一款滿足條件的衛(wèi)星天線，并簡要說明設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵步驟和考慮因素。

2.案例題：某衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)，需要覆蓋全球范圍內(nèi)的大部分地區(qū)。已知衛(wèi)星位于靜止軌道，地球同步軌道高度為35786公里。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一款適用于該系統(tǒng)的衛(wèi)星天線，并分析以下問題：

a.設(shè)計(jì)該天線時(shí)應(yīng)考慮的主要性能指標(biāo)；

b.如何通過天線設(shè)計(jì)和波束成形技術(shù)來優(yōu)化覆蓋范圍；

c.針對(duì)該系統(tǒng)可能遇到的交叉極化干擾，提出解決方案。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.C

2.D

3.A

4.A

5.D

6.A

7.D

8.A

9.B

10.A

11.A

12.A

13.A

14.A

15.A

16.A

17.A

18.A

19.A

20.A

21.A

22.A

23.A

24.A

25.A

二、多選題

1.A,B,C,D

2.A,B,C,D

3.A,B,C

4.A,B,C,D

5.A,B,C,D

6.A,C

7.A,B,C,D

8.A,B

9.A,B,C

10.A,B,C

11.A,B,C,D

12.A,B,D

13.A,B,C,D

14.A,B,C

15.A,B,C

16.A,B,C,D

17.A,B,C,D

18.A,B,C,D

19.A,B,C,D

20.A,B,D

三、填空題

1.拋物面

2.dB

3.度

4.喇叭饋電

5.線極化，圓極化

6.天線尺寸，工作頻率

7.印刷電路板饋電，同軸饋電

8.微帶線饋電，同軸饋電

9.斜板式，圓環(huán)式

10.伺服電機(jī)，控制器

11.溫度系數(shù)