微波技术基础期末试题一与参考答案

《微波技术基础》期末试题一与参考答案一、选择填空题（每题3分，共30分）1.下面哪种应用未使用微波（第一章）b（a）雷达（b）调频（FM）广播（c）GSM移动通信（d）GPS卫星定位2.长度1m，传输900MHz信号的传输线是（第二章）b（a）长线和集中参数电路（b）长线和分布参数电路（c）短线和集中参数电路（d）短线和分布参数电路3.下面哪种传输线不能传输TEM模（第三章）b（a）同轴线（b）矩形波导（c）带状线（d）平行双线4.当矩形波导工作在TE10模时，下面哪个缝不会影响波的传输（第三章）b5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为（第三章）b（a）（b）（c）6.均匀无耗传输线的工作状态有三种，分别为行波、驻波和行驻波。（第二章）7.耦合微带线中奇模激励的对称面是电壁，偶模激励的对称面是磁壁。（第三章）8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、导纳参量、传输参量、散射参量和转移参量。9.衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种。10.微波谐振器基本参量有谐振波长、固有品质因数和等效电导衰减器三种。二、传输线理论工作状态（7分）（第二章）在特性阻抗Z0=200Ω的传输线上，测得电压驻波比ρ=2，终端为电压波节点，传输线上电压最大值maxU=10V，求终端反射系数、负载阻抗和负载上消耗的功率。解：21113由于终端为电压波节点，因此213由02013LLZZZZ可得，ZL=100Ω负载吸收功率为2max012LUPZ=0.125W三、Smith圆图（10分）（第二章）已知传输线特性阻抗Z0=75Ω，负载阻抗ZL=75+j100Ω，工作频率为900MHz，线长l=0.1m，试用Smith圆图求距负载最近的电压波腹点与负载的距离和传输线的输入阻抗解：由工作频率为900MHz，可得13m而线长为l=0.3λ1.计算归一化负载阻抗011.33LLZZZj在阻抗圆图上找到A点。2.连接OA交单位圆于B点，B点的电长度为0.172。OD轴为电压波腹点的轨迹，因此距负载最近的电压波腹点与负载的距离为（0.25-0.172）λ=0.026m3.由B点向波源方向旋转0.3电长度（即0.3λ），即电长度为0.472，得到E点，连接OE，由A点所在的等等驻波系数圆相交与F点，F点阻抗即为输入端的归一化输入阻抗。由图可知，C-11DAO0.25B0.1720.472FE0.30.16inZj5.输入阻抗为022.512ininZZZj四、λ\4阻抗匹配和单支节阻抗匹配（12分）（第二章）传输线的特性阻抗Z0=50Ω，负载阻抗为ZL=75Ω，1）若采用λ\4阻抗变换器，求接入位置和接入线的特性阻抗2）若采用单支节匹配，求接入位置d和支节线的长度l解：当采用λ\4阻抗变换器，由于负载为纯阻，在负载处接入即可01061.2LZZZΩ2）若采用单支节匹配，归一化负载导纳0.667LY在导纳圆图上找到负载的位置A点，沿等驻波系数圆转到与1G相交于E点和E’点，导纳为，电长度增量分别为0.14，0.3610.4EYj因此接入点位置d为E点：（0.14-0）λ=0.14λE’点：（0.36-0）λ=0.36λ如果接入E点对应的位置，支线要产生0.4j的导纳，故l=(0.5+0.06-0.25)=0.31λ如果接入E’点对应的位置，支线要产生0.4j的导纳，故l=(0.44-0.25)=0.19λ五、矩形波导中的主模是什么模式，当工作波长为λ=2cm时，BJ-100型（a*b=22.86*10.16mm2）矩形波导中可传输的模式，如要保证单模传输，求工作波长的范围；当工作波长为λ=3cm时，求λp，vp及vg。（6分）（合计15分）（第三章）解：（1）矩形波导中的主模是TE10模（2）TE10模的截止波长为2a=2*22.86=45.72mmTE20模的截止波长为a=22.86=22.86mmTE01模的截止波长为2b=2*10.16=20.32mmTE11和TM11模的截止波长为222abab=18.57mm当工作波长为λ=2cm时，BJ-100型矩形波导中可传输TE10模、TE20模和TE01模；要保证单模传输，工作波长的范围为2.286cmλ4.572cm（3）λ=3cm23.981pccm823.98101pcvvm/s2812.26gcvv10m/s六、由一个二端口网络如图所示，传输线的特性阻抗Z0=200Ω，并联阻抗分别为Z1=100Ω和Z2=j200Ω，求网络的归一化散射矩阵参量S11和S21，和网络的插入衰减（dB形式）、插入相移与输入驻波比（15分）（第四章）λ/4Z0Z1Z2解：归一化传输矩阵00121010cossin11sincosjZZjZZA其中，242因此020020012121110100111021ZZ2jjjZZjjjZZZZZZZA散射矩阵为171.8111221221111122122120.28334ojaaaajSeaaaaj53.111122122211112212220.434ojaaaaSaaaaje网络的插入衰减22211110lg10lg7.960.4LSdB插入相移21arg53.1oS输入驻波比1111110.28281.79110.2828SS七、魔T电桥，H臂（端口4）接匹配信号源，E臂（端口3）接匹配功率计，输出功率Pi，端口1和2各接一负载，反射系数分别为Γ1=−0.1和Γ2=0.3，试求1.功率计的功率指示2.输出功率为Pi=1W，Γ1=−0.1和Γ2=0.3，求功率计的功率指示3.若Γ1=Γ2=0，功率计的功率指示又为多少，结果说明了什么？（12分）功率计信号源4123Pi解：魔T的S矩阵为001100111110021100SH臂（端口4）接匹配信号源，因此141442riiUUSU，242442riiUUSU端口1和2负载的反射系数分别为Γ1和Γ2，因此114142iriUUU，224242iriUUU相当于信号从端口1和2输入，E臂（端口3）的输出电压为31312321242riiiUUSUSUE臂（端口3）的输出功率，即功率计的读数为222241212312222iorUPUiP2）当Pi=1W，Γ1=−0.1和Γ2=0.3时，功率计的指示为Po=0.08W3）Γ1=Γ2=0时，功率计的指示为Po=0W，此时魔T的四个端口都处于匹配状态，E臂和H臂相互隔离。