微波技术基础试题二

第1页共6页2007/2008学年第二学期期末考试试题答案及评分标准（A卷）微波技术基础一、填空题（40分，每空2分）1、传输线的工作状态是指沿线电压、电流及阻抗的分布规律。对于均匀无耗传输线，根据终端所接负载阻抗的大小和性质的不同其工作状态分为三种：行波状态、驻波状状态、行驻波状态。2、测得一微波传输线的反射系数的模21。则行波系数K31；若特性阻抗750Z，则波节点的输入阻抗波节）(inR25。3、均匀无耗传输线的特性阻抗为0Z，终端负载获得最大功率时，负载阻抗LZ0Z。4、长线和短线的区别在于：前者为分布参数电路，后者为集中参数电路。5、阻抗圆图的正实半轴为电压波腹点或电流波节点的轨迹，负实半轴为电压波节点或电流波腹点的轨迹。6、圆波导传输的主模为TE11模，微带线传输的主模为准TEM模。7、在矩形波导中，当工作波长给定时，若要实现10TE单模传输，则波导尺寸必须满足aa2，b2。8、对于二端口网络来说，常用的工作参量有（请用文字叙述，用符号叙述不得分）电压传输系数、插入衰减、插入相移、输入驻波比。9、表征二端口微波网络特性的参量可以分为两大类，请问反映网络参考面上入射波电压和反射波电压之间关系的参量有散射参量和传输参量。（注：请用文字叙述，用符号叙述不得分）。第2页共6页二、简答题（20分，每题5分）1、电磁波的波型是如何划分的，有哪几种波型。答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型：--------------2分（1）横磁波（TM波），又称电波（E波）:0HZ，0EZ；-----------------1分（2）横电波（TE波），又称磁波（H波）：0EZ，0HZ；----------------1分（3）横电磁波（TEM）：0EZ，0HZ。---------------------------------1分2、微波传输线的特性阻抗和输入阻抗的定义是什么？答：（1）传输线的特性阻抗定义为传输线上入射波电压)(zUi与入射波电流)(zIi之比，或反射电压)(zUr与反射波电流)(zIr之比的负值，即)()()()(0zzzzIUIUzrrii-------3分（2）输入阻抗的定义为该处电压U(z)与电流I(z)之比，即)()()(zIzUzzin-----2分3、矩形波导和圆波导的主模是什么？（2分）主模传输的条件各是什么？（3分）答：矩形波导的主模是TE10模；主模传输的条件为：aλ2a,λ2b-------------3分圆波导的主模是TE11模；主模传输的条件为:2.62Rλ3.41R-----------------2分4、若想探测矩形波导内的驻波分布情况，应在什么位置开槽？为什么？答：在波导宽壁的中心线上开一纵向窄槽，------------------------------------2分由于窄槽不切割电流线，因此它不影响波导内导行波的传输特性。通过此槽在波导中插入一小探针，外接晶体检波器和电流表，可测的波导内驻波的分布情况。----------------3分第3页共6页三、计算题（40分）1、如图所示一微波传输系统，其0Z已知。求输入阻抗inZ、各点的反射系数及各段的电压驻波比。（10分）解：1)00202144ZZZZZZdc-----------------------------------------------1分04ZZinb----------------------------------------------------------------1分000344//2ZZZZb---------------------------------------------------1分02043ZZZZbin-----------------------------------------------------------1分2)714343000000ZZZZZZZZaaa------------------------------------------1分713434000000ZZZZZZZZbbb----------------------------------------------1分5344000000ZZZZZZZZccc----------------------------------------------1分3122000011ZZZZZZZZddd---------------------------------------------1分3)3411aaab411ccbc211ddcd---------2分第4页共6页2、一特性阻抗为3000Z的传输线，传送信号至天线，工作频率为MHz300，由于传输线与天线不匹配，测得电压驻波比3，第一个电压波腹点至输入端的距离为md2.01max。试求传输线的输入阻抗inZ及输入导纳inY。（利用阻抗和导纳圆图完成，写清必要步骤）（10分）解：mfc1，2.01maxd，在阻抗圆图上找到归一化电阻为3的点A，该点即为电压波腹点，从A点沿等反射系数圆向信源方向旋转2.0波长数至B点，该点为29.036.0~jZin，相对圆心的对称点为35.17.1~jYin，故Ω87108jZin，S0045.00057.0jYin。第5页共6页3、当波的工作频率接近矩形波导的截止频率时将出现极大的衰减，故通常取工作频率的下限等于截止频率的1.25倍。设工作频率范围是4.8GHZ～7.2GHZ，需在矩形波导中实现单模传输，试求：1)矩形波导的尺寸；（6分）2)λ=5cm的波在此波导中传输时的相位常数、波导波长λg和相速vp；（6分）3)若f=10GHz，此波导中可能存在的波型。（8分）解：(1)设为fc矩形波导的截止频率，c矩形波导的截止波长根据题意有：9108.425.1fc则有：HfZc91084.3----------------------------------------------1分cmmc8.7078.01084.310398----------------------------------------2分在矩形波导中单模传输即为主模TE10模------------------------------------1分∴m=1；n=0。而)()(222bnamc=2a=7.8cm解的a=3.9cm则有b=cm95.129.3所以矩形波导宽壁为3.9cm窄壁为1.95cm--------------------------------------2分(2)已知cm5根据波导波长p与截止波长c的关系式：第6页共6页g=)(21c解的cmg51.6----------------------------------------------------------2分又据相速vp与截止波长c的关系式：vp=)(21cv解的vp=3.5sm810-----------------------------------------------------2分此时相移常数为：p2=0.954cmrad-----------------------------------------------------2分（3）已知f=10GHZ∴fv=3cm而c（TE10）=7.8cm,c(TE20)=a=3.9cm,c(TE01)=2b=3.9cm,c(TE11)=c(TM11)=3.49cm,c(TE21)=c(TM21)=2.76cm--------------------------5分经计算可知在波导中可能存在的波型为：TE10TE20TE01TE11TM11------------------------------------3分注：在矩形波导中不存在TM00TMn0TMm0TEm0TEn0