2011年微波技术与天习题

2011年微波技术与天线复习题

一．填空题（每题2分，共20分）

1．微波通常是指波长从300MHz～300GHz（即波长在1m-1mm） 到 的电磁波。

2．在微波工程中，C波段是指 厘米波，χ 波段是指 厘米波。 3．常用的三种类型微波传输线分别为 双导体传输线 传输线，波导：均匀填

充介质的金属波导管 传输线和 介质传输线 传输线。

4．电波传输的三种形式分别为 波， 波和 波。 1、对于低于微波频率的无线电波的分析，常用电路分析法；对于微波用场分析法来研究系统内部结构。

2、微波传输线大致可分为三种类型：双导体传输线、波导和介质传输线。 3、无耗传输线的阻抗具有?/2重复性和?/4阻抗变换特性两个重要性质。

*4、共轭匹配的定义为：当Zin?Zg时，负载能得到最大功率值

Pmax?12Eg214Rg。

5、高波导的宽边尺寸a与窄边尺寸b之间的关系为b>a/2. 6、微带传输线的基本结构有两种形式：带状线和微带线，其衰减主要是由导体损耗和介质损耗引起的。

7、建立在等效电压、等效电流和等效特性阻抗基础上的传输线称为等效传输线。 8、极化方式主要有椭圆极化、圆极化和线极化三种方式。

9、横向尺寸远小于纵向尺寸并小于波长的细长结构的天线称为线天线。 10、 11、

在无线电波传输过程中，产生失真的原因主要有媒质的色散效应和随机若传输线的传播常数γ为复数，则其实部称为衰减常数，量纲为奈培/多径传输效应。

米(Np/m)或者分贝/米(dB/m)，它主要由导体损耗和介质损耗产生的；虚部称为相位常数，量纲为弧度/米(rad/m)，它体现了微波传输线中的波动过程。 12、

微波传输线中相速度是等相位面移动的速度，而群速度则代表能量移动的速度，所以相速度可以大于光速，而群速度只能小于或等于光速，且相速度和群速度的乘积等于光速的平方或c2 13、 14、

在阻抗圆图中，上半圆的阻抗呈感性，下半圆的阻抗呈容性，单位圆上矩形金属波导(a>b)的主模是TE10，圆形金属波导的主模是TE11，同轴线为归一化电阻零，实轴上为归一化电抗零。 的主模是TEM。

15若传输线端接容性负载(ZL=RL+jXL，XL<0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压节点；若端接感性负载(ZL=RL+jXL，XL>0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压腹点。 15、

阻抗圆图是由单位电压反射系数坐标系和归一化阻抗坐标系组成的，其中前者又由单位电压反射系数的模值圆和单位电压反射系数的相角射线组成，而后者又由归一化电阻圆和归一化电抗圆组成。 16、

在金属波导截止的情况下，TE模的波阻抗呈感性，此时磁储能大于(大于/小于)电储能；TM模的波阻抗呈容性，此时电储能大于(大于/小于)磁储能。 17、 18、 19、

微带线的主模为准TEM模，这种模式的主要特征是Hz和Ez都不为零，特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载RL为j20Ω,50Ω,20Ω时，传均匀传输线的特性阻抗为50Ω，线上工作波长为10cm,终端接有负载ZL， 未加屏蔽时，其损耗包括导体损耗，介质损耗和辐射损耗三部分。 输线上分别形成纯驻波，纯行波，行驻波。 ZL

zˊ

1).若ZL=50Ω，在zˊ=8cm处的输入阻抗Zin=50Ω, 在zˊ=4cm处的输入阻抗Zin=50Ω。

2).若ZL=0，在zˊ=2.5cm处的输入阻抗Zin=∞Ω, 在zˊ=5cm处的输入阻抗Zin=0Ω,当0

11. 终端短路的传输线的驻波系数是 ∞ ，负载处的反射系数是 -1 。终

端开路的传输线的驻波系数是 ∞ ，负载处的反射系数是 +1 。 12. 对于特性阻抗为R0的一段无损传输线，其电压最大点处的输入阻抗Zin与驻波系数S的关系为 Zin=R0S；其电压最小点处的输入阻抗Zin与驻波系数S的关系为Zin=R0 /S 。

13. 同轴线的内导体半径为a，外导体的内半径为b，内外导体之间填充有介质（?，μ）。则同轴线单位长度的电容为 2π?/ln(b/a) ，单位长度的电感为 (μ/2π) ln(b/a) ， 同轴线的特性阻抗为 [ ln(b/a)/ 2π ]√μ/? 。 14. TE波的定义为Hz≠0而Ez=0的波称为横电波；TM波的定义为 Ez≠0而Hz=0的波称为横磁波 。

15. 在矩形波导中TE10模的非零场分量有 Ey 、 Hx 和 Hz 。

16. 圆柱形波导中除具有与矩形波导中相同形式的简并外，还有一种简并现象，称为 极化 简并。

17.在终端开路无耗传输线终端接一段λ/4传输线，相当于原无耗传输线终端接阻抗ZL= 0

a) 微带线所传输的波的模式为 。

b) 驻波状态的反射系数需要满足的条件为 。 c) 在中、长波段，无线电波主要通过 方式传播。

d) 描述光纤特性的参数主要有损耗和 ，前者会限制通

信 ，后者限制通信容量 。

e) 按照极化方式分，天线可分为 和 两类 。 f) 当收发天线满足 条件时，接收天线收不到信号。 g) 对称阵子上的相移常数大于自由空间的波数，亦对称阵子上的波长自由空

间的波长 自由空间的波长，这种现象称为 现象。其原因主要是辐射引起电流衰减使振子电流相速减小。

6微波频率范围从 到 。通常又将微波波段划分为 ， ， ， 四个分波段。 7阻抗匹配的三种匹配状态是 ， ， 。 8工程中常用的同轴线有 ， 两种，前者是一种 ，后者主9要用于 。

10无耗传输线的工作状态有： ， ， 。 11激励波导的方法通常有三种： ， ， 。 12微带传输线的基本结构有两种形式： ， 。

13需要直接或间接地有电源支持供给的微波器件是 ，无需电源、能14源供给就可独立工作的微波器件是 。

15按端口分，微波元器件可分为 ， ， 。 16单端口微波元件有 ， ， 。

17把 和 或 连接起来的系统称为馈线系统。 18.按辐射元的类型分，天线可分为 ， 。

19、充有?r?2.25介质的无耗同轴传输线，其内、外导体直径分别为2a?2mm,2b?7mm，传输线上的特性阻抗Z0?__50________?。（同轴线的单位分布电容和单位分布电感分别C?2??lnb

?a?和L??2?lnb?a?,?0?8.85?10?12Fm,???0?4??10?7Hm)

20、 匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最___________处，在电

场作用下吸收片强烈吸收微波能量，使其反射变小。

21、 平行z轴放置的电基本振子远场区只有________和________ 两个分量，它们在空间上___________（选填：平行，垂直），在时间上

_______________（选填：同相，反相）。

1．从传输线方程看，传输线上任一点处的电压和电流都等以该处相应的 入射 波和 反射 波的叠加 。

2．终端短路的传输线的输入阻抗等于 j Zc tgβl ，

终端开路的传输线的输入阻抗等于 -j Zc ctgβl 。

3．电磁波的波长和频率满足 λ<λc 或f>fc 条件才能在波导中传输。

4. 圆波导的三种主要工作模式 TE11 、 TE01 、 TM01 。

5. 无耗网络的Z和Y参数是 纯虚数 ，A参数的 A11 、

和 A22 是实数。

6. 微波网络的工作特性参量有 电压传输系数T 、 插入衰减A 、 插入相移θ 、 输入驻波比ρ 。

7．分支调配器可调电纳范围 ?∞~+∞ ，螺钉调配器可调容性电纳范围 0~+∞ 。

8.微波谐振器有那两个主要功能 储能 、 选频

（1）传输线上存在驻波时，传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差（ ?/4 ），在这些位置输入阻抗共同的特点是（ 纯电阻 ）。

（2） 当横截面尺寸相同时，填充不同介电常数的介质的矩形波导的截止波长是（ 相同 ）的，而截止频率是（ 不同 ）的。

（3）全反射负载位于SMITH圆图的（ ??1 ）圆上。SMITH圆图的（ 实轴 ）位置阻抗为纯电阻。

（4）当用单并联短截线对负载进行阻抗匹配时，并联短截线应该接在输入导纳满足（ Gin?Y0 ）位置。当改变并联短截线的长度时，输入导纳在SMITH圆图上的变化轨迹是（ 沿等G圆 ）。 （5）无耗传输线谐振器串联谐振的条件是（ Zin?0 ），并联谐振的条件是（ Zin?? ）

二、判断题（每题1分，共10分）

1、TE波和TM波的最低次模分别为TE11 和 TM10 （错） 2、将Ez?0而Hz?0的波称为TE波 （错）

3、描述光纤传输特性主要是色散和损耗 （对） 4、辐射电阻越大，有效长度越短，天线的辐射能力越强 （错） 5、天线通信的最佳功率fopt?0.85fmax （对） 6、导行波截止波数的平方即kc2一定大于或等于零。 （错）

7、若无耗线处于行波状态时，则终端反射系数为?1?1，且Zin?Z0（错） 8、相速度可以用来表示波能量的传输速度 （错） 9、多径效应造成了天线系统传输过程中信号的衰落 （对）

10、天线接收的功率可分为三个部分：接收天线的再辐射功率、负载吸收的功率

和媒质的损耗功率。 （对） 1、传输线可分为长线和短线，传输线长度为3cm，当信号频率为20GHz时， 该传输线为短线。（ 错）

2、无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。（错 ） 3、由于沿smith圆图转一圈对应?，?变换等效于在图上旋转180°，

24它也等效于通过圆图的中心求给定阻抗（或导纳）点的镜像，从而得出对 应的导纳（或阻抗）。（ 对）

4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时，则负载能得到信源的最大 功率。（ 错）

5、微带线在任何频率下都传输准TEM波。（ 错）

6、导行波截止波数的平方即kc2一定大于或等于零。（ 错） 7、互易的微波网络必具有网络对称性。（错）

8、谐振频率f0、品质因数Q0和等效电导G0是微波谐振器的三个基本参量。（ 对） 9、天线的辐射功率越大，其辐射能力越强。（错 ）

10、二端口转移参量都是有单位的参量，都可以表示明确的物理意义。（错 ）

三、简答题（共24分）

1、由于微波波长的特殊性，微波所具有的特性有哪些？（6分） 答：（1）似光性 （2）穿透性 （3）款频带特性 （4）热效应特性 （5）散射特性 （6）抗低频干扰特性 2 、HE11模的主要优点？（9分）

（1）它不具有截止波段，而其它模只有当波导直径大于0.626?时，才有可能

传输；

（2）在很宽的频带和较大的直径变化范围内，HE11模的损耗较小； （3）它可以直接由矩形波导的主模TE10激励，而不需要波型变换； 3、从接受角度来讲，对天线的方向性有哪些要求？（9分） （1） 主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰；

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