2015年微波技术与天线总复习题

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=IU其表达式为Z0=,是一个复数；其倒数为传输线的.（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0Z=,输入阻抗具有周期性，传输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。阻抗圆图的实轴左半部和右半2部的刻度分别表示或和或。圆图上的电刻度表示，图上0~180°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，εr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F,=，方向系数D=，3dB波瓣宽度0.52=.26、天线辐射场的强度与距离成（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12、天线方向图参数中的前后比、方向系数413、电波传播中的衰落现象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、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，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=100Ω，终端接Z1=75＋j100Ω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030Z的均匀无耗传输线，终端接有负载5020lZj，用/4的阻抗变换器实现阻抗匹配，试求/4阻抗变换器的特性阻抗01Z及离终端距离l。3、有0Z50的无耗均匀传输线，媒质参数为2.25,1rr,终端接有R1l负载。当100fMHz时，其线长度为/4。试求：（1）传输线实际长度；（2）负载终端反射系数；（3）输入端反射系数；（4）输入端阻抗。4、特性阻抗为50的无耗传输线，终端接阻抗为2575lZj的负载，采用单并联短路支节匹配。求支节的位置和长度。5、在特性阻抗为600的无耗双导线上测得maxmin200,40UVUV，第一个电压波节点的位置min10.15l，求负载lZ，用并联枝节进行匹配，求出枝节的位置和长度。6、用BJ－100矩形波导以主模传输10GHz的微波信号，（1）求lc、lg、b和波阻抗Zw；（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，上述各量如何变化？（BJ-100矩形波导尺寸为：mmmmba16.1086.22）67、已知矩形波导的横截面尺寸为a×b=23mm×10mm，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2310abmmmm，试求：（1）传输模的单模工作频带；（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lZ，如图所示，求输入端的反射系数。11、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2T处接匹配负载；测得距参考面1T距离gl125.01处为电压波节点，驻波系数为1.5，试求该网络的散射矩阵12、利用级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②和耦合端口③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/4,/2d，试分别求其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20.5，方向性系数D，辐射电阻R。（已知60E=sinjkrIljer）18、有两个平行于z轴并沿x轴方向排列的半波振子，若/4,/2d，试分别求其E面和H面的方向函数。19、利用D=2002sin),(4ddF的公式计算电基本振子的方向系数。课后习题：8