微波天線考試試題

1、填空題1.微波是電磁波譜中介于超短波和紅外線之間的波段，它屬于無線電波中波長最短（即頻率最高）的波段，其頻率范圍從300MHz（波長1m）至3000GHz（波長0.1mm）。微波波段分為米波、厘米波、毫米波和亞毫米波四個(gè)分波段。2.微波的特點(diǎn)（因其波長）： 似光性 穿透性 寬頻帶特性 熱效應(yīng)特性 散射特性 抗低頻干擾特性3. 均勻傳輸線的分析方法：場分析法：從麥克斯韋方程出發(fā)，求出滿足邊界條件的波動(dòng)解，得出傳輸線上電場和磁場的表達(dá)式，進(jìn)而分析傳輸特性；等效電路法：從傳輸線方程出發(fā)，求出滿足邊界條件的電壓、電流波動(dòng)方程的解，得出沿線等效電壓、電流的表達(dá)式，進(jìn)而分析傳輸特性。后一種方法實(shí)質(zhì)是在一定

2、條件下“化場為路”。4.無線傳輸線的三種工作狀態(tài)：行波狀態(tài) 純駐波狀態(tài) 行駐波狀態(tài)5.阻抗匹配的三種不同含義：負(fù)載阻抗匹配 源阻抗匹配 共軛阻抗匹配6.如何在波導(dǎo)中產(chǎn)生這些導(dǎo)行波呢？這就涉及到波導(dǎo)的激勵(lì)，在波導(dǎo)中產(chǎn)生各種形式的導(dǎo)行模稱為激勵(lì)，要從波導(dǎo)中提取微波信息，即波導(dǎo)的耦合。波導(dǎo)的激勵(lì)與耦合就本質(zhì)而言是電磁波的輻射和接收，是微波源向波導(dǎo)內(nèi)有限空間的輻射或在波導(dǎo)的有限空間內(nèi)接收微波信息。由于輻射和接收是互易的，因此激勵(lì)與耦合具有相同的場結(jié)構(gòu)。7.激勵(lì)波導(dǎo)的三種方法：電激勵(lì) 磁激勵(lì) 電流激勵(lì)8.微波技術(shù)與半導(dǎo)體器件及集成電路的結(jié)合，產(chǎn)生了微波集成電路。9.光纖可分為石英玻璃光纖、多組分玻璃光纖

3、、塑料包層玻璃芯光纖、全塑料光纖。10.光纖的三種色散：材料色散 波導(dǎo)色散 模間色散11.微波網(wǎng)絡(luò)正是在分析場分布的基礎(chǔ)上，用路的分析方法將微波原件等效為電抗或電阻元件，將實(shí)際的波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)等效為傳輸線，從而將實(shí)際的微波系統(tǒng)簡化為微波網(wǎng)絡(luò)。盡管用“路”的分析法只能得到元件的外部特征，但它卻可給出系統(tǒng)的一般傳輸特性，如功率傳遞、阻抗匹配等。而且這些結(jié)果可以通過實(shí)際測量的方法來驗(yàn)證。12.還可以根據(jù)微波元件的工作特性綜合出要求的微波網(wǎng)絡(luò)，從而用一定的微波結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)它，這就是微波網(wǎng)絡(luò)的綜合。13.微波網(wǎng)絡(luò)的分析與綜合是分析和設(shè)計(jì)微波系統(tǒng)的有力工具，而微波網(wǎng)絡(luò)分析又是綜合的基礎(chǔ)。14.微波系統(tǒng)也不例外地

4、有各種無源、有源元器件，它們的功能是對微波信號進(jìn)行必要的處理或變換，它們是微波系統(tǒng)的重要組成部分。微波元器件按其變換性質(zhì)可分為線性互易元器件、線性非互易元器件以及非線性元器件三大類。15.非線性元器件能引起頻率的改變，從而實(shí)現(xiàn)放大、調(diào)制、變頻等。主要包括微波電子管、微波晶體管、微波固態(tài)諧振器、微波場效應(yīng)管及微波電真空器件等。16.研究天線問題，實(shí)質(zhì)上是研究天線在空間所產(chǎn)生的電磁場分布。空間任一點(diǎn)的電磁場都滿足麥克斯韋方程和邊界條件，因此，求解天線問題實(shí)質(zhì)上是求解電磁場方程并滿足邊界條件。17.天線的電參數(shù)：天線方向圖及其有關(guān)參數(shù) 天線效率 增益系數(shù) 極化和交叉極化電平 頻帶寬度 輸入阻抗與駐波

5、比 有效長度18.電波傳播方式：視距傳播 天波傳播 地面波傳播 不均勻媒質(zhì)傳播19.什么是視距傳播？視距傳播，是指發(fā)射天線和接收天線處于相互能看見的視線距離內(nèi)的傳播方式。20.視距傳播的特點(diǎn)？ 視距，當(dāng)發(fā)射兩點(diǎn)間的距離時(shí)，兩天線互相“看得見”，當(dāng)發(fā)射兩點(diǎn)間的距離時(shí)，兩天線互相“看不見”；視電波是在地球周圍的大氣中傳播，大氣對電波產(chǎn)生折射與衰減；除了自發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的直射波外，還存在從發(fā)射天線經(jīng)由地面反射到達(dá)接收天線的反射波，即存在多經(jīng)效應(yīng)。21. 什么是天波傳播？天波傳播通常是指自發(fā)射天線發(fā)出的電波在高空被電離層反射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式，有時(shí)也稱電離層電波傳播。主要用于中波和短波波

6、段。22. 何謂天波傳播的靜區(qū)？由于入射角的電波不能被電離層“反射”回來，使得以發(fā)射天線為中心的、一定半徑的區(qū)域內(nèi)就不可能有天波到達(dá)，從而形成了天波的靜區(qū)。23. 橫向尺寸遠(yuǎn)小于縱向尺寸并小于波長的細(xì)長結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線。它廣泛的應(yīng)用于通信、雷達(dá)等無線電系統(tǒng)中。24. 求解面天線的輻射問題，通常采用口徑場方法，即先由場源求得口徑面上的場分布，再求出天線的輻射場。分析的基本依據(jù)是：惠更斯 - 菲涅爾原理（本填空包含各章節(jié)及緒論內(nèi)容）計(jì)算題1.設(shè)有一無耗傳輸線，終端接有負(fù)載，則 要使傳輸線上駐波比最小，則該傳輸線的特性阻抗應(yīng)取多少？ 此時(shí)最小的反射系數(shù)及駐波比各為多少？ 離終端最近的波節(jié)點(diǎn)位置在

7、何處？解：要是線上駐波比最小，實(shí)質(zhì)上只要使終端反射系數(shù)的模值最小，即 將上式對求導(dǎo)，并令其為零，經(jīng)整理可得：；即。 這就是說，當(dāng)特性阻抗時(shí)，終端反射系數(shù)最小，從而駐波比也為最小。 此時(shí)終端反射系數(shù)及駐波比分別為： 由于終端為容性負(fù)載，故離終端的第一個(gè)電壓波節(jié)點(diǎn)位置為：2.設(shè)某一均勻無耗傳輸線特性阻抗為，終端接有未知負(fù)載?，F(xiàn)在傳輸線上測得電壓最大值和最小值分別為100mV和20mV，第一個(gè)電壓波節(jié)的位置離負(fù)載，試求該負(fù)載阻抗。解：根據(jù)駐波比的定義：；反射系數(shù)的模值：由，求得反射系數(shù)的相位因而反射系數(shù)為：；負(fù)載阻抗為：3.已知圓波導(dǎo)的直徑為50mm，填充空氣介質(zhì)。試求： 三種模式的截止波長。 當(dāng)工

8、作波長分別為，時(shí)，波導(dǎo)中出現(xiàn)上述哪些模式？ 當(dāng)工作波長為時(shí)，求最低次模的波導(dǎo)波長。解：三種模式的截止波長為： 當(dāng)工作波長時(shí)，只出現(xiàn)主模； 當(dāng)工作波長時(shí)，只出現(xiàn)主模和； 當(dāng)工作波長時(shí)，只出現(xiàn)主模、和； 4.已知工作波長，要求單模傳輸，試確定圓波導(dǎo)的半徑，并指出是什么模式？解：圓波導(dǎo)中兩種模式的截止波長：要保證單模傳輸，工作波長滿足以下關(guān)系：即時(shí)，可以保證單模傳輸，此時(shí)傳輸模式為主模。5.求如圖所示雙端口網(wǎng)絡(luò)的Z矩陣和Y矩陣。解：由Z矩陣的定義得： 于是：而：6.試求圖示終端接匹配負(fù)載時(shí)的輸入阻抗，并求出輸入端匹配的條件。解 不引起反射的條件為： 從而求得： 一般可取7.設(shè)矩形波導(dǎo)寬邊，工作頻率，用阻抗變換器匹配一段空氣波導(dǎo)和一段的波導(dǎo)，如圖所示，求匹配介質(zhì)的相對介電常數(shù)及變換器長度。解：各部分的等效特性阻抗如圖所示，根據(jù)傳輸線的四分之一波長阻抗變換性：可得，匹配段內(nèi)波導(dǎo)波長：；變換的長度：8.有兩個(gè)平行于z軸并沿x軸方向排列的半波振子，若 ，。，。 試分別求其E面和H面的方向函數(shù)，并畫出方向圖。解：半波振子的方向函數(shù)：，陣因子：，其中。由方向圖乘積定理，二元陣的方向函數(shù)等于二者的乘積。， 令得E面方向函數(shù) 令得