微波復(fù)習(xí)題完

一、填空1、充有介質(zhì)的無耗同軸傳輸線，其內(nèi)、外導(dǎo)體直徑分別為，傳輸線上的特性阻抗。（同軸線的單位分布電容和單位分布電感分別)匹配負載中的吸收片平行地放置在波導(dǎo)中電場最處，在電場作用下吸收片強烈吸收微波能量，使其反射變小。平行z軸放置的電基本振子遠場區(qū)只有和兩個分量，它們在空間上（選填：平行，垂直），在時間上（選填：同相，反相）。已知某天線在E平面上的方向函數(shù)為，其半功率波瓣寬度。二、判斷1、無耗傳輸線只有終端開路和終端短路兩種情況下才能形成純駐波狀態(tài)。（）2、由于沿smith圓圖轉(zhuǎn)一圈對應(yīng)，變換等效于在圖上旋轉(zhuǎn)180°，它也等效于通過圓圖的中心求給定阻抗（或?qū)Ъ{）點的鏡像，從而得出對應(yīng)的導(dǎo)納（或阻抗）。（）4、當(dāng)終端負載阻抗與所接傳輸線特性阻抗匹配時，則負載能得到信源的最大功率。（）5、微帶線在任何頻率下都傳輸準(zhǔn)TEM波。（）6、導(dǎo)行波截止波數(shù)的平方即一定大于或等于零。（）7、互易的微波網(wǎng)絡(luò)必具有網(wǎng)絡(luò)對稱性。（）9、天線的輻射功率越大，其輻射能力越強。（）10、二端口轉(zhuǎn)移參量都是有單位的參量，都可以表示明確的物理意義。（）三、簡答題（共19分）1、提高單級天線效率的方法？（4分）（）提高天線的輻射電阻（）降低損耗電阻。2、在波導(dǎo)激勵中常用哪三種激勵方式？（6分）（1）電激勵；（2）磁激勵：（3）電流激勵。3、從接受角度來講，對天線的方向性有哪些要求？(9分)主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾；旁瓣電平盡可能低；天線方向圖中最好能有一個或多個可控制的零點，以便將零點對準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化時，零點方向也隨之改變；四、計算題（41分）1、矩形波導(dǎo)BJ-26的橫截面尺寸為，工作頻率為3GHz，在終端接負載時測得行波系數(shù)為0.333，第一個電場波腹點距負載6cm，今用螺釘匹配?；卮鹨韵聠栴}。（1）波導(dǎo)中分別能傳輸哪些模式？（6分）（2）計算這些模式相對應(yīng)的及。（9分）解：（1）利用矩形波導(dǎo)的截止波長的計算公式，計算各波型的截止波長；然后由傳輸條件λ<來判斷波導(dǎo)中可能存在的波形。2、設(shè)雙端口網(wǎng)絡(luò)已知，終端接有負載,如圖所示，求輸入端反射系數(shù)。（8分）3、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。（8分）4、在一個均勻無耗傳輸線上傳輸頻率為3GHz的信號，已知其特性阻，終端接的負載，試求：（1）傳輸線上的駐波系數(shù)；（5分）（2）離終端處的反射系數(shù)；（5分）答案填空1、502、強3、垂直相同4、5、饋源軸方向一、填空題（每題2分，共20分）微波傳輸線大致可分為三種類型：雙導(dǎo)體傳輸線、波導(dǎo)和介質(zhì)傳輸線。無耗傳輸線的阻抗具有/2重復(fù)性和/4阻抗變換特性兩個重要性質(zhì)。共軛匹配的定義為：當(dāng)時，負載能得到最大功率值。高波導(dǎo)的寬邊尺寸a與窄邊尺寸b之間的關(guān)系為b<a/2.建立在等效電壓、等效電流和等效特性阻抗基礎(chǔ)上的傳輸線稱為等效傳輸線。極化方式主要有橢圓極化、圓極化和線極化三種方式。橫向尺寸遠小于縱向尺寸并小于波長的細長結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線。在無線電波傳輸過程中，產(chǎn)生失真的原因主要有媒質(zhì)的色散效應(yīng)和隨機多徑傳輸效應(yīng)。二、判斷題（每題1分，共10分）1、TE波和TM波的最低次模分別為和（錯）2、將而的波稱為TE波（錯）4、輻射電阻越大，有效長度越短，天線的輻射能力越強（錯）5、天線通信的最佳功率（對）6、智能天線技術(shù)使得空分多址（SDMA）成為可能（對）7、若無耗線處于行波狀態(tài)時，則終端反射系數(shù)為，且（錯）8、相速度可以用來表示波能量的傳輸速度（錯）9、多徑效應(yīng)造成了天線系統(tǒng)傳輸過程中信號的衰落（對）10、天線接收的功率可分為三個部分：接收天線的再輻射功率、負載吸收的功率和媒質(zhì)的損耗功率。（對）三、簡答題（每題6分，共24分）1、微波的特點有哪些？答：（1）似光性（2）穿透性（3）款頻帶特性（4）熱效應(yīng)特性（5）散射特性（6）抗低頻干擾特性3、從接受角度來講，對天線的方向性有哪些要求？主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾；旁瓣電平盡可能低；天線方向圖中最好能有一個或多個可控制的零點，以便將零點對準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化時，零點方向也隨之改變；4、為什么規(guī)則金屬波導(dǎo)內(nèi)不能傳播TEM波？答：如果存在TEM波，則要求磁場應(yīng)完全在波導(dǎo)的橫截面內(nèi)，而且是閉合曲線，由麥克斯韋第一方程知，閉合曲線上磁場的積分應(yīng)等于曲線相交鏈的電流，由于空心金屬波導(dǎo)中不存在傳播方向上的傳導(dǎo)電流，故必須要求有傳播方向的位移電流。由，知傳播方向有電場存在，而與TEM波的定義相矛盾。計算題（共36分）1、一根75均勻無耗傳輸線，終端接有負載，欲使線上電壓駐波比為，則負載的實部和虛部應(yīng)滿足什么關(guān)系？(6分)解：由駐波比，可得終端反射系數(shù)的模值應(yīng)為于是將代入上式，整理得負載的實部和虛部應(yīng)滿足的關(guān)系式為即負載的實部和虛部應(yīng)在圓心為、半徑為100的圓上，上半圓的對應(yīng)負載為感抗，而下半圓的對應(yīng)負載為容抗。2、設(shè)某矩形波導(dǎo)的尺寸為試求工作頻率在3GHZ時該波導(dǎo)能傳輸?shù)哪Ｊ健＃?分）解：由得可見，該波導(dǎo)在工作頻率為3GHZ時只能傳輸模。3、直立接地振子的高度當(dāng)工作波長時，求此天線的有效高度及輻射電阻。若歸于輸入電流的損耗電阻為5，求天線的效率。（10分）解：設(shè)天線上電流分布為根據(jù)有效高度的定義有天線的有效高度為在無限大理想導(dǎo)電地面上的單極天線的輻射電阻的求法與自由空間對稱振子的輻射電阻求法完全相同。但單極天線的鏡像部分并不輻射功率，因此其輻射電阻為同樣長度的自由空間對稱振子輻射電阻的一半。根據(jù)上述分析和式，單極天線的輻射功率為所以單極天線的輻射電阻為用MATLAB編程計算得可見，當(dāng)天線高度時，輻射電阻是很低的。根據(jù)效率的定義有4、設(shè)某系統(tǒng)如圖所示，雙端口網(wǎng)絡(luò)為無耗互易對稱網(wǎng)絡(luò)，在終端參考面處接匹配負載，測得距參考面距離處為電壓波節(jié)點，駐波系數(shù)為1.5，試求該雙端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣。（12分）[S[S]解:參考面的外反射系數(shù)于是網(wǎng)絡(luò)對稱，網(wǎng)絡(luò)互易，故，可表示為：網(wǎng)絡(luò)無耗，故,即：第一章緒論1、（2006）一般來說，微波是指頻率為_________到_________的電磁波。第二章傳輸線理論一、填空題（2006、2007、2009）波導(dǎo)中的電磁場模式為____________；波導(dǎo)中不可能存在_____________模式。同軸線的主模為________，微帶線的主模為___________；（2006）對于無耗傳輸線，線上任一點的反射系數(shù)模值與負載反射系數(shù)模值的關(guān)系是____________。（2007）傳輸線與負載阻抗匹配，負載阻抗等于_____________。（2007）特性阻抗為的TEM傳輸線上傳輸行駐波，則相鄰電壓波腹與波節(jié)相距________，相鄰電壓波節(jié)點相距_________。（2007）波導(dǎo)某電磁模式的截止波長為，則該模式的傳輸條件為工作波長_____。（2006、2007、2009）微帶傳輸線介質(zhì)基片一定（即、一定），導(dǎo)帶寬度W越寬，微帶線特性阻抗____________。二、問答題1、（2006、2007、）電路如圖，均勻無耗線特性阻抗為，工作波長，測得電壓波幅，電壓波節(jié)，電壓波節(jié)點距負載最近距離為；求：（1）負載阻抗和負載吸收功率（百分比）（2）若用阻抗變換進行匹配，求阻抗變換器接入位置d和阻抗變換器的特性阻抗。2、（2006、2009）微波電路路如圖所示，已知均勻無耗線特性阻抗為，負載阻抗（1）=？時，AB段傳行波？（2）指出BC，CD段的工作狀態(tài)（行波、駐波、行駐波），并求出各段的電壓駐波比，。（3）BC段中電壓波節(jié)點距負載求（C點）的最小距離（2006）空氣煤質(zhì)矩形波導(dǎo)尺寸為：寬邊，窄邊。求此波導(dǎo)只傳波的工作頻率范圍；（2）此波導(dǎo)只傳波時，在波導(dǎo)寬邊中央測得兩個相鄰的電場強度波節(jié)點相距，求工作波長；4、（2007）如圖所示電路中，信源，源電動勢為，指出AB，BC段上的工作狀態(tài)。求出AB，BC段上的電壓駐波比。求B點的電壓值和BC段電壓波節(jié)點處的阻抗。5、（2009）已知無耗TEM傳輸線特性阻抗，電壓波節(jié)點阻抗為、該點電壓。傳輸線終端為電壓波腹點，求（1）終端反射系數(shù)和負載阻抗及負載吸收功率（2）若用阻抗變換器進行匹配，求阻抗變換器接入位置和阻抗變換器的特性阻抗。第三章微波網(wǎng)絡(luò)與元件二、簡答題1、（2006、2007）測得某二端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)矩陣為問：（1）此二端口網(wǎng)絡(luò)是否互易和無耗，用S參數(shù)說明；（2）若端口eq\o\ac(○,2)接短路負載，求端口eq\o\ac(○,1)處的電壓駐波比。2、（2006）微波等效電路如圖所示。當(dāng)端口eq\o\ac(○,2)接匹配負載時，測得端口eq\o\ac(○,1)的反射系數(shù)，求此網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)；3、（2007、2009）微波等效電路如圖所示。為網(wǎng)絡(luò)的參考面。，。求：（1）該網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移參數(shù)矩陣[A]；（2）該網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣[S]；（3）端口處接負載，求端口的輸入阻抗。4、（2009）已知一個無耗互易對稱的二端口元件，輸出端接匹配負載，測得輸入端的反射系數(shù)為，求（1）；(S11=0.8js21=0.6)（2）求該元件的工作特性參數(shù)：輸入駐波比和元件的回波損耗及插入損耗（3）若輸出端接開路負載，求輸入端的電壓駐波比。（無窮）第四章天線一、填空題（2006）某發(fā)射天線方向系數(shù)為，該天線用于接收是方向系數(shù)等于_____________。2、（2006）N元均勻直線陣其電流等幅同相分布，其陣因子的最大為__________。3、（2007）電基本振子（或電流元）的遠場E面方向圖函數(shù)為_____________。4、（2009）某發(fā)射天線增益為G，該天線用于接收時增益為________________。二、簡答題1、（2006、2007、2009）已知天線歸一化方向圖函數(shù)為，（1）寫出最大輻射方向的方向系數(shù)D的表達式；（2）若已知天線方向系數(shù)為D=100，輸入功率為，該天線效率為，請計算最大輻射方向處的輻射場強度（峰值）。（3）若保持最大輻射方向上處的電場強度振幅與處相等，求此時天線的方向系數(shù)。2、（2006）喇叭天線口徑尺寸為，口徑場等幅同相（均勻）分布，求該喇叭天線的方向系數(shù)；3、（2006）如圖所示，3個半波振子（）形成均勻直線陣列，電流分布如圖所示，架設(shè)于理想地面上，求紙平面的方向圖函數(shù)。4、（2007、2009）空氣波導(dǎo)終端接喇叭天線。已知矩形波導(dǎo)寬邊和窄邊尺寸，