1、屮山學院考試試卷課程名稱：微波技術與天線試卷類型：2012 2013學年第1學期 期末考試考試方式:擬題人：王桓日期：2012.12.23審題人:學院：電子信息學院班級:學號：姓名:A卷閉卷Q題答止題號-一-二二三四總分得分提示：考試作弊將取消該課程在校期間的所有補考資格，作結業處理，不能正常畢業 和授位，請誠信應考。一、填空題（共20空，每小題1分，共20分）1.微波的頻率范圍是從 _300MHz _到_3000GHz _。2微波傳輸線可分為 _雙導體傳輸線_、_金屬波導_、介質傳輸線三類。3 .微波傳輸線共軛匹配的目的是信源輸出功率達到最大值_，實現共軛匹配的條件是*Zin _ Zg。4.

2、帶狀線傳輸的主模式是 _TEM波_，微帶線傳輸的主模式為_準TEM模。5. 矩形波導尺寸為 a = 8cm, b= 3.5cm ,則TEn模的截止波長為_6.4cm_。6. 有二端口微波網絡，其中I端口特性阻抗為Zoi ,n端口特性阻抗為Z02 ,則其阻抗矩陣Z中兀素Z11和Z21的歸一化形式為7.電磁波的極化方式分別為線極化圓極化、橢圓極化。8.某定向耦合器的耦合度為 33dB ,定向度為24dB ,端口入射功率為25W ,則端口的輸出功率為22W 、隔離度為 57dB 。（定向度=隔離度一耦合度）9.天線增益系數 G是 方向系數D和 天線效率a的乘積。G = D a10.電磁波空間輻射可分

3、為視距傳播天波傳播地波傳播等3類。二、判斷題（共10題，每小題2分，共20分）1.TE 波 。2.3.4.若無耗線處于行波狀態時，終端反射系數為=15.阻抗圓, 實軸負波節點。6.阻抗圓圖上，單位圓上所有點所對應的電阻值為0 ,因此單位圓 被稱為 純電抗圓。7. 矩 形 波 導 中 可 以 傳 輸 TEM 波 。()8. 對于定向耦合器而言， 定向度越大越好。()9. 電基本振子近場感應區，電磁場的坡印廷矢量為純虛數。()10. 若組成天線金屬導體長度I與工作波長比值越小，天線效率 A越高。()三、簡答題(共1題，共10分)1.請簡單描述電基本振子周圍電磁場分布情況。根據參數kr的取值，可將電

4、基本振子周圍的電磁場分為 3個區域：. 1 *(1) krL 1,近場感應區，其坡印廷矢量S (E H )為純虛數，因此其輻射功率也為純虛數，輻射功率為無功功率，只有電磁能量的相互轉換，而沒有有功功率的向外輻射 ；1 *(2) krL 1,遠場輻射區，其坡印廷矢量S (E H )為實數，因此其輻射功率也為實數 ，輻射 功率為有功功率，只有電磁能量的向遠方傳遞 ，而存在有功功率的向外輻射 ，且E和H都與si nr成 正比，因此輻射具有方向性；處于2區之間，稱為菲涅爾區域。四、計算證明題(共3題，證明題每題10分，計算題每題20分，共50分)1.請證明Smith阻抗圓圖實軸正半軸上點所對應歸一化電

5、阻值r等于駐波比。A Smith圓圖是反射系數圓圖，歸一化電阻圓圖和歸一化電抗圓圖的合成;B圓圖上一點既代表一個歸一化阻抗，又代表這個阻抗值對應的反射系數（阻抗和反射系數是一 一對應的）；C由歸一化阻抗的/2的周期性，因此在圓圖上旋轉一圈，即是在傳輸線上移動/2的距離；D向順時針方向旋轉，相當于從負載端向信源端移動；向逆時針方向旋轉，相當于從信源端向 負載端移動；E在旋轉時與實軸正半軸交點所對應電阻值為駐波比?，與實軸負半軸交點所對應電阻值為1/2.已知無耗傳輸線特性阻抗為 Z。=50門,負載阻抗乙=10- j20，請用公式以及 Smith圓 圖等2種方式，求終端反射系數:1（請在圓圖上進行標

6、注，并在下邊列出相關步驟，圓圖模版在第4 頁）°4.二端口微波網絡圖如下圖所示，請求出該網絡的散射矩陣S。圖1二端口網絡阻抗匹配(1) 阻抗匹配的作用在微波電路中，若不匹配，將導致嚴重的反射，降低傳輸線效率，甚至會擊穿傳輸線 阻抗匹配的分類A終端負載匹配；匹配條件：乙二Zo ；匹配結果：終端負載無反射波B信源匹配；匹配條件：Zg二Z0匹配結果：信源將吸收傳輸線中的反射波C共軛匹配；匹配條件：zin =zg信源輸出功率達到最大值(3) 阻抗匹配的實現方法(例題講解)A 74的阻抗變換器法B并聯單支節調配法；1規則金屬波導要滿足的條件：(1) 波導管的邊界和尺寸沿著軸向不變 ；(2) 波

7、導內填充的介質是均勻、線性、各向同性的；(3) 波導管內為時諧場。2規則金屬波導分析方法：電磁場分析方法，使用麥克斯韋方程和邊界條件精確求解波導管內電磁場分布3矩形波導(1)只能存在TE波和TM波;(2)截止波數kc、2，a和b為矩形波導長邊與寬邊長度，m和n為矩形波導工作模式的編號；(3)截止波長kc2(例題講解)(m)2 (n)2a b(4)其它重要公式：1 -( )2'cBC血 2群速度Vg"-(J(5)TE模的最低工作模次是TEio，TM模的最低工作模次為TMii，最低次模的截止波長是最大的 般希望波導工作在單模狀態下 (6)矩形波導尺寸選擇a = 0. 7，b =(

8、0.4- 0. a)1微波網絡分析的3個問題：)分隔(1)確定參考面，將微波網絡的均勻區(傳輸線)和非均勻區(一般而言是不規則的微波元件區域開；由橫向電磁場的分布，定義等效電流l(z)和等效電壓U(z)，將傳輸線等效為雙導體傳輸線(3)將不規則區域化為多端口電網絡進行分析2微波網絡的分類(1) 按照端口數分類：單端口，二端口，三端口，四端口 ；(2) 線性和非線性微波網絡；(3) 互易與非互易網絡；(4) 有耗與無耗網絡；(5) 對稱與非對稱網絡。3參考面選取的原則(1) 必須是橫截面；(2) 要盡可能深一點，以便將高次模屏蔽；(3) 選擇有多種；(4) 一旦選定，對應著一個確定參數的電網絡，

9、因此不能輕易改變4將微波傳輸線等效為雙導體傳輸線，通過坡印廷定理引入等效電流l(z)和等效電壓U(z)。5對等效電流和等效電壓進行歸一化：U(z)二U(z)/、.Z0(z)二 l(z)Z定向耦合器的性能指標A耦合度：C =10lg PP3PB隔離度：D =10lg 1P4C定向度：八噸Eg :某定向耦合器的耦合度為33dB ,定向度為24dB ,端口一入射功率為 25W，計算端口二和端口 三的輸出功率天線的電參數(1) 天線的方向圖A方向圖是一個三維圖形，其坐標為，其中Pr為歸一化輻射功率，可以表示為Pr二f (二：)，即為方向圖函數；B 一般使用三維方向圖的 2垂直剖面來表示方向圖性質 ，一

10、般為E平面或H平面；C方向圖的組成：主瓣、旁瓣、后瓣D主要參數：主瓣寬度、旁瓣電平，前后比(2) 方向系數D一般指天線最大輻射方向上的輻射功率密度Smax與同輸出功率的無方向性天線在同一距離處的輻射功率密度S的比值。(3) 天線效率ARr + R因此，天線效率若要更高，Rr應更大。由電基本振子 尺-80： 2(-)2 ,若丨比小太多，則Rr小，效率低。&增益系數GG是方向系數D和天線效率 a的合成參數，G二D a一般指天線最大輻射方向上的輻射功率密度Smax與同輸出功率的理想(天線效率 a = 100% )無方向性天線在同一距離處的輻射功率密度S的比值。(5) 天線的極化方式：線極化、圓極化和橢圓極化oThe Complete Smith ChartBlack Magic DesignT?-To .e o ifl.B&0HJb u IOKJGINL? 2i.h i _i_i_h I r 1.L Jie-CENTER13.3 M 1