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什么是微波？指频率在300𝑀~3000𝐺𝐻𝑧的电磁波，是无线电中一个有限频带的简称，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称，是频率最高的无线电波。微波工程中所要解决的核心问题是什么？主要应用有哪些？微波工程主要解决频率、阻抗、功率三个核心问题，主要用于微波通信，卫星导航，微波加热以及先进技术方面。请简述微波的主要优点和不利因素优点：频带宽，分辨率高，尺寸小，干扰小不利因素：辐射损耗大，元器件成本高且损耗大，输出功率小，设计工具精度低，成熟技术少。什么是传输线的特性阻抗？与哪些因素有关？传输线特性阻抗为行波电压与行波电流之比。由本身特性决定，取决于分布参数和工作频率，与外界无关。什么是分布电阻、电导、电感、电容？在微波波段，传输线本身的电容，电感，串联电阻和并联电导效应均不能被忽略，而呈现分布效应。①分布电感：导体周围高频磁场。②分布电容：导体间高频电场。③分布电阻：高频电流引起的趋肤效应。④分布电导：导体间非理想绝缘导致漏电与损耗。传输线上电磁波传输的三种工作状态分别是什么？各种工作状态对应什么样的外围条件？行波：当传输线无限长或终端匹配负载时，信号源传向负载的能量被负载完全吸收，此时称传输线行波状态。纯驻波：当传输线终端是短路，开路，或接有纯电抗性负载时，由于负载不吸收能量，从信号源传向负载的入射波在终端产生全反射，线上的入射波与反射波相叠加后形成纯驻波状态。行驻波：若传输线终端接复数阻抗𝑍𝐿=𝑅𝐿±𝑗𝑋𝐿，从信号源传向负载的能量有一部分被负载吸收，另一部分则被反射，即传输线上既有行波成分，又有驻波成分，因此称为行驻波状态。简述𝝀/𝟒传输线阻抗的变换性，𝝀/𝟐传输线阻抗的重复性当特性阻抗为𝑍𝐶的𝜆/4传输线终端接纯电阻负载𝑅𝐿时，始端输入阻抗𝑍𝑖𝑛=𝑍𝑐2/𝑅𝐿，即有变换电阻值作用。对𝜆/2传输线而言，无论终端接什么性质负载，始端输入阻抗总与负载阻抗相等，即它有把终端负载原封不动搬到始端作用。请写出阻抗圆图中的特征点、线、面的物理意义实轴上所有点（除端点）表示阻抗是纯电阻性。右半实轴上点是电压振幅值腹点（电流节点），归一化电阻在数值上等于驻波比𝑆，实轴右端点是开路点；左半实轴上点是电压振幅值节点（电流腹点），归一化电阻在数值上等于行波系数𝐾，实轴左端点是短路点，坐标原点(0,0)的|Γ(Z)|=0，𝑥=0，𝑟=1，𝑠=1是匹配点。单位圆周上的点（除实轴端点），𝑟=0，表示纯电抗。上半平面呈感性，下半平面呈容性。什么叫做色散波形？产生色散的原因是什么？色散会产生什么样的影响？色散波形当波导（传输线）的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波，其速度，波导波长，阻抗等特性随着频率变化而变化，称为色散波形。产生色散的原因非均匀介质（微带线）、波导特性（边界条件）。色散影响由于色散的存在，被传输信号的形状会发生畸变，波导波长也会发生变化。应消除或尽量减少色散的影响。波导等效为双线传输线时是依据哪两个条件？功率相等：∫[𝑒𝑡(𝑢,𝑣)×ℎ𝑡(𝑢,𝑣)]·𝑍𝑑𝑠=0𝑠阻抗相等：|𝑒𝑡(𝑢,𝑣)|=|ℎ𝑡(𝑢,𝑣)|当网络中填充的是各项同性介质时，它的散射矩阵有什么特点？为互易网络，阻抗、导纳、散射矩阵均为对称矩阵。动态平衡条件下半导体内部自由电子和空穴的浓度符合什么规律？引入本证情况下的费米能级和本征浓度，电子空穴浓度表达式浓度遵从费米统计，电子空穴浓度表达式：𝑛0=𝑁𝐶𝑒𝑥𝑝[−(𝐸𝐶−𝐸𝐹)/𝑘𝑇]、𝑝0=𝑁𝑣𝑒𝑥𝑝[−(𝐸𝐹−𝐸𝑉)/𝑘𝑇]费米能级：𝐸𝐹=𝐸𝑖+𝑘𝑇𝑙𝑛(𝑛0/𝑝0)2⁄、𝐸𝑖=𝐸𝑐+𝐸𝑣2⁄+𝑘𝑇𝑙𝑛(𝑁𝑣/𝑁𝑐)2⁄本征浓度：𝑛0=𝑝0=𝑛𝑖、𝑛0·𝑝0=𝑛𝑖2热平衡状态下电子空穴的浓度：𝑛0=𝑛𝑖𝑒𝑥𝑝[(𝐸𝐹−𝐸𝑖)/𝑘𝑇]、𝑝0=𝑛𝑖𝑒𝑥𝑝[(𝐸𝑖−𝐸𝐹)/𝑘𝑇]掺杂后的少子浓度？𝑵型：(p0)𝑁=n𝑖2/N0𝑷型：(n0)𝑃=n𝑖2/N𝐴用热平衡状态下的电流表达式分析结内电场产生的基础设A为半导体内垂直于电流方向的某一截面积，在该面积内总电流密度处处相等，总电流为：𝐼𝑛=(𝐼𝑛)漂+(𝐼𝑛)扩=(𝑞𝑛𝜇𝑛𝐸+𝑞𝐷𝑛𝑑𝑛𝑑𝑥⁄)𝐴𝐼𝑝=�𝐼𝑝�漂+(𝐼𝑝)扩=�𝑞𝑛𝜇𝑝𝐸+𝑞𝐷𝑝𝑑𝑝𝑑𝑥⁄�𝐴当半导体处于热平衡状态下，有𝐼𝑛=0，𝐼𝑝=0由上式可得，当半导体内部存在浓度梯度时，𝑑𝑛/𝑑𝑥≠0，𝑑𝑝/𝑑𝑥≠0，则半导体,内部必然存在一个内建电场𝐸≠0，来抵消由浓度所产生的扩散效果，这一点是结内电场产生的基础。简述𝑷𝑵结电容𝑃𝑁结电容𝐶𝑗=势垒电容𝐶𝑡+扩散电容𝐶𝑑。反偏时，由于结边界附近空间电荷区的少子浓度随反偏电压变化很小，故反偏时扩散电容极小，故𝐶𝑗=𝐶𝑡。𝐶𝑡可以等效为一平板电容器的电容，𝑉𝑡增大，𝐶𝑡减少，𝐶𝑡是外加电压的函数；𝑃𝑁结在正向偏压下有少子注入效应，在空间电荷区两侧少子扩散区存在着少子电荷的积累，这一部分电荷也与外加电压有关，存在着𝑑𝑄/𝑑𝑉这样一种电容效应为𝐶𝑑，𝐶𝑑随电压按指数规律上升，与正向电流近似成正比。简述𝑷𝑵结的几种击穿𝑃𝑁结的击穿有两种情况：电击穿（雪崩和齐纳）和热击穿。雪崩击穿反向电压→电场强度→载流子速度→动能变大→反向电流增大→碰撞电离→继续加速→碰撞电离。载流子倍增现象与自然界雪崩过程相似。齐纳击穿对于重掺杂𝑃𝑁结，由于空间电荷区电荷密度大，故空间电荷区很薄，不太高的反向电压就能在空间电荷区内形成很大的电势梯度。可能使价带中的电子激发到导带，称为内部场致发射。这种效应也使反向电流大大增加。热击穿反向电压较高，反向电流也较大时，𝑃𝑁结上耗散功率较大，引起𝑃𝑁结温升高，使得阻挡层内热激发载流子浓度增大，反向电流进一步增大。若散热不良，结温继续上升。如此恶性循环，引起反向电流急剧增大，𝑃𝑁结击穿。何为固有品质因数和有载品质因数？它们之间有何关系？固有品质因数谐振器空载时，自身的品质因数𝑄0=2𝜋𝑊/𝑊𝑡。有载品质因数谐振器考虑外加负载影响时的品质因数𝑄𝐿=𝜔𝑟𝑊/(𝑝+𝑝𝑐)耦合系数：𝑘=𝑄0/𝑄𝑐，𝑄𝑐为耦合品质因数，1/𝑄𝐿=1/𝑄0+1/𝑄𝑐，有𝑄𝐿=𝑄0/(1+𝑘)定向耦合器有何功能？它有哪些主要技术指标？每个技术指标的物理意义是什么？功率分配、合成、调配及其他功能。技术指标及物理意义：工作频带：定向耦合器的功能实现主要依靠波程相位的关系，也就是说与频率有关。插入损耗：主路输出端和主路输入端功率比值，包括耦合损耗和导体介质的热损耗。耦合度：描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系，通常用分贝表示，𝑑𝐵值越大，耦合端口输出功率越小。方向性：描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关系。隔离度：描述主路输入端口与耦合支路隔离端口的比例关系。方向性=耦合度-隔离度匹配双𝑻有哪些重要特性①功率的平分线魔𝑇相邻两端口有3𝑑𝐵耦合量，即由端口1输入功率，由端口3与4平均输出；由端口3输入功率由端口1与2平均输出。②对口隔离性端口1与2，3与4互相隔离。③自动匹配性若端口3与4匹配，则端口1与2自动匹配。从波导𝑬、𝑯面分支臂输入信号，端口𝟏、𝟐输出有什么关系？𝐸面入，等幅反向输出；𝐻面入，等幅同向输出。匹配双𝑻𝟏、𝟐臂有等幅反相波输入时，𝟑、𝟒端口输出是什么？3端口无输出，4端口“和”输出。滤波器参数及物理意义①工作频率滤波器通带范围。②插入损耗滤波器的介入，在系统内引起的损耗。③带内纹波插入损耗的波动范围。④带外抑制规定滤波器在何频率上阻断信号。⑤承受功率大功率发射机末端按大功率设计。⑥插入相移滤波器引入的相位滞后。天线的功能天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器。天线是电路与空间的界面器件。已知某线天线上的电流复矢量分布为𝑰(𝒛)，请简要说明求解其辐射场的过程线天线上的电流元为𝐼(𝑧)𝑑𝑧，可看成线电流元，根据电磁场理论，可知该线电流元产生的滞后磁矢位𝐴𝑧，并可获得在球坐标系上的矢量位分量。𝐸�⃗=∇×𝐻��⃗/𝑗𝜔𝜀与𝐻��⃗=∇×𝐴⃗/𝜇0。可得电流元在球坐标系下电场和磁场分量。在远区场，该电流元只有𝐸𝜃和𝐻𝜑分量。将电流元的辐射电场和磁场在长度1上积分，可得线长度为1的线电流的辐射场。互易定理及其在天线上的应用互易定理：∭�𝐸�⃗2·𝐽1��⃗−𝐻2����⃗·𝑀1�����⃗�𝑑𝑣′=∭(𝐸1����⃗·𝐽⃗2−𝐻��⃗1·𝑀2�����⃗)𝑑𝑣′𝑣2𝑣1左边是源2的场对源1的反应，右边是源1的场对源2的反应。其物理意义在于任意一付天线无论作为发射天线还是作为接收天线都具有相同电性能指标和参量。应用：1、在天线设计方面，无论作为发射还是接收天线，在天线数值仿真计算时都将天线作为发射天线来进行数学建模与计算；2、在天线电性能指标测试方面，一部分电性能指标的测量将天线作为发射天线进行（如输入阻抗），而另一部分电性能指标的测量将天线作为接收天线进行（如辐射方向性图），增益参量则无论作为发射天线还是接收天线均可；3、在天线应用方面，任何一付天线既可作为发射天线又可作为接收天线。惠更斯原理及其在天线上的应用根据惠更斯——夫累涅尔原理，只要知道开口面𝑆上的场分布𝐸𝑆、𝐻𝑆，则外场区的场就可据此求出。由等效原理，口径面上的电场和磁场可分别用等效磁流𝐽𝑚和等效电流𝐽𝑒来等效。如两者可求出，则利用线天线理论中电流元即磁流元的辐射场可计算面元的辐射特性。天线辐射场的近区和远区如何定义？近区辐射场和远区辐射场各有什么特点？近区场：𝑅2𝐿2/𝜆，电场有显著的径向分量，其功率流不完全是径向的，场方向性图依赖于距离，是准静态场，电磁能能够相互转换。远区场：𝑅2𝐿2/𝜆，场分量处于辐射方向横截面内，所有功率流均沿径向朝外的，能量沿𝑟运动。雷达截面的物理概念是面积的概念，其物理意义是目标以雷达截面σ截获入射功率并且该功率向目标四周均匀辐射。赫兹偶极子在远区辐射场是什么传播模式的电磁波？画出𝑬面和𝑯面𝑇𝐸𝑀波。肖特基二极管伏安特性表达式为𝐼=𝐼𝑠[𝑒𝑥𝑝(𝑞𝑉𝑛𝑘𝑇⁄)−1]，𝑛为修正因子，势垒为理想肖特基势垒则𝑛=1，不理想时𝑛1，点接触管𝑛1.4，面结合管𝑛≈1.05~1.1。若𝑉(𝑡)=𝑉𝑜𝑐+𝑉𝐿𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡，则𝐼=𝐼𝑠[𝑒𝑥𝑝(𝛼𝑉𝑜𝑐+𝛼𝑉𝐿𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡)−1]，其中𝛼=𝑞/𝑛𝑘𝑇画出肖特基二极管等效电路，并解释关键元件𝑹𝒋非线性结电阻阻性二极管核心等效元件，随偏压改变，正向为几欧，反向兆欧级。𝑪𝒋非线性结电容随二极管工作状态而变，百分之几至1𝑝𝐹间。𝑹𝒔体电阻点接触10~几十欧，面接触几欧。𝑳𝒔引线电感约1~几𝑛𝐻。𝑪𝒑管壳电容几分之一𝑝𝐹𝑧𝑦𝐸面θ𝑦𝐻面φ𝑥𝑉𝐼𝑂