微波工程導(dǎo)論：復(fù)習(xí)題

1、第一章 緒論1、什么是微波？2、微波工程中所要解決的核心問(wèn)題是什么？微波的主要應(yīng)用有哪些？3、若目標(biāo)速度為720km/h，分別采用3GHz、10GHz和15GHz中心頻率的雷達(dá)測(cè)量其速度，其目標(biāo)的多普勒頻率分別為多少？4請(qǐng)簡(jiǎn)述微波的主要優(yōu)點(diǎn)和不利因素。 第二、三章 傳輸線理論與阻抗匹配一、概念 特性阻抗、反射系數(shù)、駐波比、輸入阻抗、阻抗圓圖特性、波導(dǎo)傳輸條件、截止波長(zhǎng)、波導(dǎo)波長(zhǎng)、色散波型、簡(jiǎn)并波型、耦合微帶線的奇偶模特性阻抗等。 二、復(fù)習(xí)題1、什么是傳輸線的特性阻抗？與哪些因素有關(guān)？2、請(qǐng)分別簡(jiǎn)述什么是分布電阻、分布電導(dǎo)、分布電感、分布電容？3、傳輸線上電磁波傳輸?shù)娜N工作狀態(tài)分別是什么？各種

2、工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)什么樣的外圍條件？4、簡(jiǎn)述/4傳輸線阻抗的變換性、/2傳輸線阻抗的重復(fù)性。5、請(qǐng)寫(xiě)出阻抗圓圖中的特征點(diǎn)、線、面的物理意義。6、什么叫做色散波形，產(chǎn)生色散的原因是什么，色散會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？ 7、 已知Zc=50，ZL=(100-j50)，(1)求輸出端電壓反射系數(shù)，駐波比S和第一個(gè)電壓最小點(diǎn)距終端的距離；(2)若采用特性阻抗為50的短路支線進(jìn)行單株線匹配，求支線接入位置d及相應(yīng)的支線長(zhǎng)度l。(利用圓圖求解)解：（1） 電壓最小點(diǎn)位置處的輸入阻抗值為ZC/S，設(shè)該點(diǎn)距負(fù)載距離為l1，則有得到： l1 =0.214或者直接利用阻抗圓圖 zl=(2-j1)。找到該點(diǎn)，位于阻抗圓圖的A點(diǎn)

3、，外圓標(biāo)度為0.286，第一個(gè)電壓最小點(diǎn)位于負(fù)半實(shí)軸上的B點(diǎn)處，由負(fù)載朝信號(hào)源方向移動(dòng)，等效于點(diǎn)在圓圖上沿等反射系數(shù)圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，距離為(0.5-0.286)=0.214（2） 在導(dǎo)納圓圖上找到該點(diǎn)，對(duì)應(yīng)位置0.06,畫(huà)出其等反射系數(shù)圓，沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，交g=1的圓于B、C點(diǎn)， 如果選擇C點(diǎn)為接入點(diǎn)位置，則dC=(0.314-0.06)0.254，需要短路支線實(shí)現(xiàn)的電納值為j1.95, 短路支線的長(zhǎng)度為lC =(0.25+0.172)=0.422。 B點(diǎn)位置:0.185,1+j1.95C點(diǎn)位置:0.314,1-j1.95 如果選擇B點(diǎn)為接入點(diǎn)位置，則db=(0.185-0.06)0.125，需要

4、短路支線實(shí)現(xiàn)的電納值為-j1.95,短路支線的長(zhǎng)度為lb=(0.328-0.25)=0.078。B or C ?8、橫截面尺寸為解：(1)首先利用矩形波導(dǎo)的截止的計(jì)算公式，計(jì)算各波形的截至波長(zhǎng)；然后由傳輸條件C來(lái)判斷波導(dǎo)中可能存在的波型。 , 的矩形波導(dǎo)，空氣填充，工作波長(zhǎng)=32mm，當(dāng)終端接負(fù)載Zl時(shí)，測(cè)得駐波比S=3，第一個(gè)電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)距負(fù)載d1=9mm，試求：(1)波導(dǎo)中傳輸?shù)牟ㄐ停?2)終端負(fù)載阻抗的歸一化值；(3)若用單株線調(diào)配器進(jìn)行匹配，求接入位置。故工作波長(zhǎng)=32mm時(shí)，只能傳播TE10模。 圓圖法求歸一化負(fù)載阻抗zl（a）由于電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)的歸一化阻抗等于1/3，在阻抗圓圖的實(shí)軸上標(biāo)

5、出此點(diǎn)A，過(guò)此點(diǎn)作等反射系數(shù)圓。（b）由此點(diǎn)向負(fù)載逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)d1/g=0.2刻度，即B點(diǎn)，此點(diǎn)的歸一化阻抗即為歸一化負(fù)載阻抗(2) 第一個(gè)電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)距負(fù)載d1=9mm，波節(jié)點(diǎn)處的歸一化阻抗為zl=1/S故(3)用單螺釘調(diào)匹配，由于單螺釘為并聯(lián)支線調(diào)配器，故使用歸一化負(fù)載導(dǎo)納更為方便，即:根據(jù)第一章所導(dǎo)出單支線調(diào)配器的公式，則單螺釘接入位置為：兩個(gè)位置分別為： 圓圖法：首先由圓圖上的規(guī)一化負(fù)載阻抗zl求出規(guī)一化負(fù)載導(dǎo)納yl， yl的標(biāo)度為0.05；然后沿等圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與g=1的圓交于D與E兩點(diǎn)，標(biāo)度分別為0.166和0.333，所以接入位置為： 第四章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)一、概念 微波網(wǎng)絡(luò)阻抗參量的

6、物理意義、微波網(wǎng)絡(luò)散射參量的物理意義、無(wú)耗網(wǎng)絡(luò)S參量的么正性（一元性）。二、復(fù)習(xí)題1、波導(dǎo)等效為雙線傳輸線時(shí)是依據(jù)哪兩個(gè)條件？2、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中填充的是各項(xiàng)同性媒質(zhì)時(shí)，它的散射矩陣有什么特點(diǎn)。 (1)R1、R2滿足何種關(guān)系時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的輸入端反射系數(shù)為零？(2)在上述條件下，若網(wǎng)絡(luò)的工作衰減La=20dB時(shí)，R1、R2各等于多少？圖中傳輸線為理想無(wú)耗傳輸線段，特性阻抗為ZC=50。3、有一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)如圖所示，試求解：（1）先求A 將A歸一化輸入端反射系數(shù)為零，即S11=0即a11+a12-a21-a22=0 （2）當(dāng)La=20dB時(shí)，有 將R1-R2=50帶入，得到 第五章 固態(tài)無(wú)源/有源微波元器件1

7、.動(dòng)態(tài)平衡條件下半導(dǎo)體內(nèi)部自由電子和空穴的濃度符合什么規(guī)律？引入本征情況下的費(fèi)米能級(jí)和本征濃度，電子空穴濃度的表達(dá)式。2.摻雜后少子濃度？3.用熱平衡狀態(tài)下的電流表達(dá)式分析結(jié)內(nèi)電場(chǎng)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。4.簡(jiǎn)述PN結(jié)電容。5.簡(jiǎn)述PN結(jié)的幾種擊穿。6.肖特基二極管的伏安特性。7.給出肖特基二極管的等效電路，并解釋其關(guān)鍵元件。 基本要求：掌握典型微波元器件（二極管）的基本規(guī)律、結(jié)特性、PN結(jié)/肖特基二極管的I/V曲線、肖特基等效電路等。第六章 微波無(wú)源電路 基本要求：掌握典型微波無(wú)源電路的基本概念、技術(shù)指標(biāo)、特性參數(shù)等，解決基本的設(shè)計(jì)問(wèn)題。 一、諧振腔 基本概念：諧振器的固有品質(zhì)因數(shù)、有載品質(zhì)因數(shù)、耦合系

8、數(shù)、傳輸線諧振器的概念、矩形諧振腔的基本模式及特點(diǎn)、圓周腔的基本諧振模式及特點(diǎn)、 設(shè)計(jì)問(wèn)題：已知矩形諧振腔、圓柱形諧振腔腔體尺寸，求諧振模式、頻率；已知模式、頻率，設(shè)計(jì)諧振器的腔體尺寸等。二、定向耦合器 基本概念：耦合度、隔離度、方向性的概念和相互關(guān)系；描述平行線耦合器、分支線耦合器、環(huán)形橋耦合器的基本工作特性三、功率分配器 基本概念：分配損耗、插入損耗、隔離度、結(jié)合魔T的S參數(shù)說(shuō)明其重要特性。 設(shè)計(jì)問(wèn)題：設(shè)計(jì)能滿足匹配、隔離要求的微帶功分器。（等分或不等分） 四、微波濾波器 基本概念：濾波器的概念、濾波器的形式、常見(jiàn)的低通濾波器類(lèi)型等。 復(fù)習(xí)題 1、 何謂固有品質(zhì)因數(shù)和有載品質(zhì)因數(shù)？它們之間

9、有何關(guān)系？2、 一個(gè)矩形諧振腔，當(dāng)振蕩于TE101模式時(shí)輸出頻率為f1，當(dāng)振蕩于TE102模式時(shí)輸出頻率為f2 ，求此矩形腔的尺寸。3、 定向耦合器有何功能？它有哪些主要技術(shù)指標(biāo)？每個(gè)技術(shù)指標(biāo)的物理意義是什么？4、設(shè)計(jì)等分或不等分功分器？第七章 微波有源電路 基本要求:掌握典型微波有源電路的基本概念、技術(shù)指標(biāo)、特性參數(shù)等，解決基本的設(shè)計(jì)問(wèn)題。一、放大器 基本概念：轉(zhuǎn)換功率增益、可用功率增益和工作增益；單向轉(zhuǎn)換功率增益的表達(dá)式；最大單向增益的表達(dá)式；噪聲系數(shù)概念及表達(dá)式；N級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的總噪聲系數(shù)；以等效噪聲溫度表示的噪聲系數(shù)；絕對(duì)穩(wěn)定的必要與充分條件；微波功率放大器的1dB壓縮點(diǎn)、交調(diào)失真與三

10、階交叉點(diǎn)概念。 設(shè)計(jì)問(wèn)題：已知器件的S參數(shù)，判斷穩(wěn)定，求增益；已知各放大器的噪聲系數(shù)，求N級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的噪聲系數(shù)。二、微波固態(tài)振蕩器 基本概念：振蕩器的基本組成部分、振蕩條件、設(shè)計(jì)晶體管振蕩器的設(shè)計(jì)原則。三、微波混頻器/倍頻器 基本概念：主要混頻分量、變頻損耗、噪聲系數(shù)（雙邊帶、單邊帶）、鏡頻回收單端混頻器的優(yōu)缺點(diǎn)、單平衡混頻器的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。四、微波控制器件 基本概念：微波開(kāi)關(guān)的插損和隔離度、描述串聯(lián)開(kāi)關(guān)器件、并聯(lián)開(kāi)關(guān)器件的工作原理、開(kāi)關(guān)線型移相器/加載線型移相器基本原理。復(fù)習(xí)題1、設(shè)接收機(jī)的前置放大器的增益為12dB，帶寬為150kHz，噪聲系數(shù)為4dB，而接收機(jī)本身的噪聲溫度為900K

11、。求整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。解：前置放大器后的接收機(jī)的噪聲系數(shù)為： 前置放大器的增益G1=12dB=15.8，F(xiàn)1=4dB=2.5。 整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為：2、 一個(gè)GaAsFET的S參數(shù)為：現(xiàn)用其作為放大器的有源器件，請(qǐng)計(jì)算：（1）放大器的穩(wěn)定性如何？（2）放大器最大增益為多少分貝？（3）最大功率增益情況的負(fù)載阻抗ZL為多少？（4）對(duì)50系統(tǒng)，輸入阻抗Zin為多少？解（1）: 絕對(duì)穩(wěn)定（2）S12=0，滿足單向性條件。當(dāng)輸入輸出均共軛匹配時(shí)，放大器能獲得最大增益（3）功率增益最大時(shí)，負(fù)載阻抗：(4) 50歐姆阻抗系統(tǒng)，=28.4=14.5dB7.13第八、九、十章 天線1、請(qǐng)說(shuō)明天線的功能。2、

12、已知某線天線上的電流復(fù)矢量分布為I(z)，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明求解其輻射場(chǎng)的過(guò)程。3、請(qǐng)說(shuō)明互易定理及其在天線上的應(yīng)用。4、請(qǐng)說(shuō)明惠更斯原理及其在天線上的應(yīng)用。5、天線輻射場(chǎng)的近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)如何定義？近區(qū)輻射場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)各有什么特點(diǎn)？ 6、赫茲偶極子在遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)是什么傳播模式的電磁波？并畫(huà)出其E面和H面的輻射方向圖。7、天線方向圖、歸一化方向圖、波束范圍、波束效率、主瓣、副瓣、波瓣寬度、副瓣電平、方向性系數(shù)、增益、分辨率、極化、有效口徑、有效高度、輻射電阻、輸入阻抗、駐波比、頻帶寬度、噪聲溫度是如何定義的？各自的物理意義是什么？8、請(qǐng)簡(jiǎn)述雷達(dá)截面的物理概念。 9、在工作頻率3GHz的無(wú)線電線路中，發(fā)射機(jī)輸

13、出功率為13dBW，發(fā)射天線有效口徑為2m2，在視線距離20km處放置增益為400的接收天線，兩天線都無(wú)損耗且已匹配。求進(jìn)入接收機(jī)的功率。解：Pt=13dBW=20W，Gr=4Aer/2=400， =0.1m，Aer=1m2 由弗里斯傳輸公式 Pr=PtAerAet/(r22) =20*2*1/(202*106*0.12) =10-5W=10W10、設(shè)某雷達(dá)工作頻率為10GHz，等效連續(xù)波發(fā)射功率為400W，接收機(jī)靈敏度為-90dBm，天線增益為40dBi。估算該雷達(dá)對(duì)于0dBsm目標(biāo)的最大探測(cè)距離。解：雷達(dá)工作波長(zhǎng)為0.03m，目標(biāo)雷達(dá)截面0dBsm=1m2，接收靈敏度-90dBm=10-12W，假定信噪比為10dB 時(shí)雷達(dá)能夠有效發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，由雷達(dá)測(cè)距方程得雷達(dá)對(duì)目標(biāo)最大探測(cè)距離為： Rmax=PtG22/(4)3PrS/N1/4 =400*108*0.032*1/(12.563*10-12*101/4 =0.1817*10161/4=6529 (m)c11、如下圖所示，現(xiàn)有兩付均為半波對(duì)稱(chēng)振子的天線，一付天線作為發(fā)射天線放置于圖中圓心，其激勵(lì)信號(hào)頻率為300MHz，激勵(lì)電壓為100V，天線的輸入阻抗Zin=60，收發(fā)電纜均為特性阻抗50的射頻電纜；另一付天線作為接收天線，分別放置在圖中的a、b、c、d、e、