北京郵電大學(xué)2012秋季學(xué)期微波工程基礎(chǔ)期末考試試題-答案(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 班級： 學(xué)號： 班內(nèi)序號： 姓名： -裝- -訂- -線-北京郵電大學(xué)2012年秋季期末試題微波工程基礎(chǔ)期末考試答案考試課程微波工程基礎(chǔ)考試時間2013年1 月17日題號一二三四五六七總分滿分20101020201010100備注試題一：填空題(將答案按順序?qū)懺诖痤}紙上) （20分）1、波導(dǎo)中的基模（主模）是指 截止頻率最低的模式 。矩形波導(dǎo)中的基模是 TE10模，圓波導(dǎo)中的基模是 TE11 模，同軸線中的基模 是 TEM 模，同軸線中高次模的基模是 TE11 模。2、波導(dǎo)中的“簡并”現(xiàn)象是指 具有不同場結(jié)構(gòu)而有相同傳輸參量的現(xiàn)象 。矩形波導(dǎo)中 TEmn 模與 TM

2、 mn 模是簡并模。3、電磁波在自由空間的相速v0、波導(dǎo)中的相速vp及群速vg三者之間的關(guān)系是 ；電磁波在自由空間中的波長0、波導(dǎo)中的波長g及截止波長C三者之間的關(guān)系是 。4、一段相移常數(shù)為、長度為l的傳輸線，其ABCD矩陣為。5、已知一個二端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為，該網(wǎng)絡(luò) 不是 （填“是”或“不是”）互易網(wǎng)絡(luò)， 是 （填“是”或“不是”）有耗網(wǎng)絡(luò)；當端口2接匹配負載時，端口1看去的回波損耗為 13.98dB ；當端口2短路時，端口1看去的回波損耗為 7.96dB 。答案：（1）回波損耗為（2）短路時有，則，回波損耗為5、微波諧振器品質(zhì)因數(shù)Q的定義為 。6、矩形波導(dǎo)諧振器在某頻率處諧振，其長度滿足

3、的條件是 諧振器的長度必須是半波導(dǎo)波長的整數(shù)倍 。橫截面長度為a、寬度為b、縱向長度為d的矩形腔中，模的諧振波長為8、純電感性負載，可用長度 的終端 短路 傳輸線代替（要求傳輸線長度最短）。試題二：計算題（10分）如圖所示，使用四分之一波長阻抗變換器設(shè)計一個匹配網(wǎng)絡(luò)，要求該匹配網(wǎng)絡(luò)題二圖將50的負載變換為。 -2分-2分-2分-1分-1分畫圖正確得1分，用短路線作圖也正確，畫圖形式可變化。-2分試題三：證明題（10分）如圖所示的任意等|圓與實軸r相交的點所在的等電阻圓的電阻值r即為該等|圓所對應(yīng)的傳輸線的駐波比。解：題三圖 等電阻圓的方程為： -2分設(shè)與等|圓相交的點的反射系數(shù)為（r0,0）,

4、則-2分-2分則-2分=SWR 駐波比，得證。-2分還可采用其他方法證明。試題四：計算題，作圖題（20分）使用史密斯圓圖，設(shè)計雙支節(jié)匹配器(并聯(lián)短路支節(jié)), 兩支節(jié)間距為/8，要求將負載阻抗125-j75，匹配到75傳輸線。負載距離第一個短路支節(jié)之間的距離，要求支節(jié)取最小的值(用Smith圓圖求解)。題四圖解：1.計算歸一化阻抗值，Zl=ZlZ 0=1.67-j，在圖中標出A點 -1分2.A點旋轉(zhuǎn)180度到歸一化導(dǎo)納Yl=0.44+j*0.26 標為B點 -1分3.在圖中將單位圓沿逆時針旋轉(zhuǎn)90度得到輔助圓-2分4.又因為d=4, 所以l=0.25, 將B點沿等反射系數(shù)圓轉(zhuǎn)0.25到C點，與A

5、點重合-1分5.接下來A點沿等電導(dǎo)圓旋轉(zhuǎn)與輔助圓交與D，E兩點，D: Y1=1.67+j*0.3- 2分 E:Y2=1.67+j*1.9-2分6. y1=y1-yl=1.3*j-2分 y2=y2-yl=2.9*j-2分7.從短路點(1,0)旋轉(zhuǎn)，得l11=0.25+0.146=0.396-1分 l12=0.25+0.198=0.448-1分8.取較短的枝節(jié)長度l11=0.396-1分9.取D點，將D沿等反射系數(shù)圓旋轉(zhuǎn)8，至單位電導(dǎo)圓上F點，y=1-j*0.55-2分10.所以y=j*0.55-1分11.所以匹配的并聯(lián)開路枝節(jié)長度l2=0.258，至此匹配完成-1分試題五：計算題（20分）如下圖

6、所示，有一個二端口網(wǎng)絡(luò)，當端口1接信號源、端口2接反射系數(shù)為La的負載時，測得端口1的反射系數(shù)為a，端口1到端口2的傳輸系數(shù)為Ta；反之，當端口2接信號源、端口1接反射系數(shù)為Lb的負載時，測得端口2的反射系數(shù)b，端口2到端口1的傳輸系數(shù)為Tb。試求該二端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣S。答案：二端口網(wǎng)絡(luò)的輸出波b與輸入波a的關(guān)系為 2分當端口1接信號源、端口2接負載La，測得 2分而 1分故 因此有 寫成矩陣形式有 4分當端口2接信號源，端口1接Lb負載時，有 2分而 1分故 因此有 寫成矩陣形式有 4分將上面兩種情況合寫在一起，有 2分所以 2分試題六：計算題（10分）矩形波導(dǎo)截面尺寸為a×b=

7、125mm×50mm，波導(dǎo)內(nèi)充滿空氣，信號源頻率為1.5GHz，試求：（1）波導(dǎo)中可以傳播的模式，以及對應(yīng)模式的截止波長c，相移常數(shù)，波導(dǎo)波長g，相速vp，群速vg和波阻抗Z；（2）工作波長為30cm的信號能否以TE10模傳輸？若要實現(xiàn)TE10模單模傳輸，所填充介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率r和相對介電常數(shù)r應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系式？ 答案：（1）由信號源頻率可得， 1 分矩形波導(dǎo)中TE10、TE20、TE01模的截止波長分別為 ， 1 分，由于，因此波導(dǎo)中只能傳輸TE10模。 1 分， 1 分， 0.5 分 ，0.5 分 vg=c2vp=1.8×108m/s, 0.5 分 . 0.5 分（2）由于，因此不能實現(xiàn)TE10模傳輸。 2分填充介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率和相對介電常數(shù)應(yīng)滿足，可得。 2分試題七：計算題（10分）如圖所示，設(shè)，求：1. 端口1和端口2級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)。2. 電路中端口1處的輸入阻抗、反射系數(shù)及傳至端口2負載處的功率。Z2Z1題七圖解：1.歸一化a矩陣為：= -2分=-2分=-1分Z1代表距離負載較近的傳輸線端朝負載看去的輸入阻抗，Z2代表距離負載較遠的傳輸線端朝負載看去的輸入阻抗，如圖所示。 Z1=Z02Zl=50*50/100=25 -1分 Z2=100+25=125 -1分Zin=Z02Z2=50*50/125=20 -1分反射系數(shù)l=Zin-Z0Zin+