1、第一章射頻/微波工程介紹1.簡述常用無線電的頻段劃分和射頻的定義。頻段ELFC極低頻）頻率3。30。Hz波長- 110 0001000 kmVFf音頻）3003000 Hz1000100 kmVLF（甚低頻）330 kHz100 - 10 km】尸（低頻）30300 kH，10'1 kmMF（中頻）HF（高頻）30g 3000 kHi330 MHz10. 1 km10010 mYHF（甚高頻）30 30。MHz1。1 mUHF（特高頻）&HFC超高頻）3003000 MHz330 GHz10QC cm10- 1 vmEHF（極高頻）亞毫米波30300 GHz3003000 GH

2、z1 0. i cm1 0, mm射頻/微波處于普通無線電波與紅外線之間，是頻率最高的無線電波，它的頻帶寬度比所有普通無線電波波段總和大1000倍以上2.簡述巳L, S, C, X, Ku, K, Ka波段的頻段劃分方法。P波段0.237 GH11303。cmL波段1 - 2 GHw30 15 cmS波段24 GHz|157. 5 cmC波段4g GHz7,5-3. 75 cmX波段872.5 GHz3. 752. 4 cmKu波段12.578 GHz2. 4.67 cmK波段18-26.5 GHzL 67*- L 13 aaKa波段）26. 540 GHz1. 13。. 75 cm3.簡述射

3、頻/微波的四種基本特性和相比普通無線電的優(yōu)點。四個基本特性：1、似光性；2、穿透性3、非電離性4、信息性優(yōu)點：（1）頻帶寬。可傳輸?shù)男畔⒘看蟆＃?）分辨率高。連續(xù)波多普勒雷達的頻偏大，成像更清晰，反應(yīng)更靈敏。（3）尺寸小。電路元件和天線體積小。(4)干擾小。不同設(shè)備相互干擾小。(5)速度快。數(shù)字系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和信號處理速度快。(6)頻譜寬。頻譜不擁擠，不易擁堵，軍用設(shè)備更可靠。4.簡述射頻鐵三角的具體內(nèi)涵。由于頻率、阻抗和功率是貫穿射頻/微波工程的三大核心指標振蕩器、壓控振蕩器、頻率合 成器、分頻器、變頻器、倍頻 器、混頻器、濾波器等，故將其稱為射頻鐵三角。V/阻抗測量儀卜/，7網(wǎng)絡(luò)分析儀/一

4、 阻抗: 標重/矢重：網(wǎng)絡(luò)分析儀阻抗變換、阻抗匹配、天線等i頻率計數(shù)器/功率小、頻譜XX 分析儀i技減命、功分命、耦臺，端：、大器、開關(guān)等頻率單位物理量定義說明鄧比值描述衰減或增益10臉如啥德波器，放大器.耦合器、 開關(guān)等器件的指標cIBm比值功率單位10 tHTmW振蕩器的輸出功率dBc比值功率的相對大小10 W 今=振蕩耦的諧(雜)波抑制dBc/Hz比值功率的相對大小10 1星- 10 lg RBW振薔器的相位噪聲，與測域 儀器有美5. 給出幾種分貝的定義：dB, dBm, dBc, dBc/Hz, 10 dBm+10 dB=?10dBm+10dB=20dBm第二章傳輸線理論1 .解釋何為

5、 集膚效應(yīng)”？集總參數(shù)元件的射頻特性與低頻相比有何特點？在交流態(tài)下，由于交流電流會產(chǎn)生磁場 ，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 ，此磁場又會產(chǎn)生電 場，與此電場聯(lián)系的感生電流密度的方向?qū)c原始電流相反。這種效應(yīng)在導(dǎo)線的中心部位 （即r=0位置）最強，造成了在r=0附近的電阻顯著增加，因而電流將趨向于在導(dǎo)線外表面附近流 動,這種現(xiàn)象將隨著頻率的升高而加劇，這就是通常所說的集膚效應(yīng)電阻：在低頻率下阻抗即等于電阻 R,而隨著頻率的升高達到 10MHz以上，電容C a的影 響開始占優(yōu)，導(dǎo)致總阻抗降低；當頻率達到 20GHz左右時，出現(xiàn)了并聯(lián)諧振點； 越過諧振點 后，引線電感的影響開始表現(xiàn)出來，阻抗又加大并逐漸

6、表現(xiàn)為開路或有限阻抗值。電容：理想狀態(tài)下，極板間介質(zhì)中沒有電流。 在射頻/微波頻率下，實際的介質(zhì)并非理想介 質(zhì)，故在介質(zhì)內(nèi)部存在傳導(dǎo)電流 ，也就存在傳導(dǎo)電流引起的損耗 ，更重要的是介質(zhì)中的帶電粒 子具有一定的質(zhì)量和慣性，在電磁場白作用下，很難隨之同步振蕩，在時間上有1t后現(xiàn)象，也會 引起對能量的損。電感：電感線圈的高頻特性已經(jīng)完全不同于理想電感，在諧振點之前其阻抗升高很快 ，而在諧振點之后，由于寄生電容Q的影響已經(jīng)逐步處于優(yōu)勢地位而逐漸減小。2 .簡述微波電路中 Q值的概念。品質(zhì)因素Q表示一個元件的儲能和耗能之間的關(guān)系，即元件的儲能Q =Q元件耗能3 .簡述傳輸線有哪幾種工作狀及其對應(yīng)的負載反

7、射系數(shù)。當Zl=Z0或為無限長傳輸線時，Tl=0,無反射波，是行波狀態(tài)或匹配狀態(tài)。當Zl為純電抗元件或處于開路或者短路狀態(tài)時,| r l| = 1，全反射，為駐波狀態(tài)。當Zl為其他值時，| rUW1,為行駐波狀態(tài)。4 .給出電壓駐波比、回波損耗與負載反射系數(shù)的關(guān)系。 線上任意點的反射系數(shù)為:z =|-L|ej L -j2;z定義駐波比 VSWR和回波損耗 RL為VSWR =RL = -20lgTL5 .計算特征阻抗位 Z0,長度為L,負載接ZL的傳輸線的輸入阻抗。Z 二 Z Zl jZ0t anL)ZinZ0 _. r xZl jZ0t anL)6 .史密斯圓圖是由怎么構(gòu)成的？史密斯圓圖是將歸

8、一化阻抗（Z=r+jx）的復(fù)數(shù)半平面（r>0）變換到反射系數(shù)為1的單位 圓（| r|=1 ）內(nèi)。已知一點的阻抗或反射系數(shù)，用史密斯圓圖能方便地算出另一點的歸一化阻抗值和對應(yīng)的反射系數(shù)。7 .微帶線增加導(dǎo)帶的寬度和介質(zhì)基板的厚度對特征阻抗各有什么影響?增加導(dǎo)帶寬度，阻抗減小；增加介質(zhì)板厚度，阻抗增加。8 .簡述矩形波導(dǎo)的尺寸選擇原則，畫出主模的電磁場結(jié)構(gòu)圖。尺寸選擇原則：a=0.7 / b=a/2主模電磁場結(jié)構(gòu)：9 .簡述同軸線的尺寸選擇原則，畫出主模的電磁場結(jié)構(gòu)圖。同軸線的尺寸選擇原則是，只有主模 TEM 模傳輸，有足夠的功率容量，損耗小，尺寸 盡可能小。1.2.3.第三章匹配理論簡述直

9、流和交流電路中的阻抗匹配條件。直流：當Rl=Rs時可獲得最大輸出功率，此時為阻抗匹配狀態(tài)。交流：當負載阻抗 Zl與信號源阻抗Zs共軻時，即Zl=Z*s ，能夠?qū)崿F(xiàn)功率的最大傳輸，稱作 共軻匹配或廣義阻抗匹配。射頻電路的入射波為，源和負載反射系數(shù)分別為和，寫出負載功率。P曠（1-卜2）PL ;e一1 - r r L G設(shè)計一個工作頻率為 300MHz，輸入阻抗75,輸出阻抗50的L型匹配電路。（1.輸入阻抗和輸出阻抗均為純電阻L型匹配電路的設(shè)計步驟如下:條件原則阻抗使用場合主模TEM模傳輸（以+用必 寓呼 60 ( b承受功率最大3a高功率傳輸線衰減最小 = 3,591 a76,71諧振器、濾波

10、器、 小信號傳輸線功率衰減均考慮：=文 30350通用傳輸線步驟一：確定工作頻率fc、輸入阻抗 R及輸出阻抗RL。這三個基本參數(shù)由設(shè)計任務(wù)給出。步驟二：在如圖3-5 (a)所示的L型匹配電路中，將構(gòu)成匹配電路的兩個元件分別與 輸入阻抗Rs和輸出阻抗Rl結(jié)合。當電路匹配時，由共軻匹配條件可以推得Qs 二 Ql 二QL = Rl / XL+Us<Qs=Xs / Rs(a)(b)+Ust(a) L型匹配電路(Rsv Rl)；(b)L型匹配電路(Rd )步驟三；判別&<凡或(1) 4<Rl ，如圖3-5 (a)所示:*=Q思殳(2) 如圖3-5 (b)所示:2Xl=QlRl步

11、驟四：若&如圖3-6所示，選擇乂£低通 式或Cj.高通式電路，根據(jù)下列公式計算出電路所需 電感及由殺值：（1） L低通式：2/1 f (3-13) = J(2) CL口高通式： q 尸C =-2嘰X、。 2<(a)(b)(a) Cp-Ls低通式L型；(b) Lp-Cs高通式L型4.設(shè)計一個工作頻率為 500MHz,帶寬為50MHz的50100的兀型匹配電路。n型匹配電路的設(shè)計步驟如下：步驟一：確定工作頻率fc、負載Q值、輸入阻抗R及輸出阻抗Rl,并求出RH=max（R, R.）o步驟二：根據(jù)圖3-10（a）中所示及下列公式計算出42、2、 Xp1及人1：步驟三：依據(jù)電路

12、選用元件的不同，可有四種形式，如圖3-10（b）、 （c）、（d）、 （e）所示。其中電 感及電容值的求法如下：r = 4Q +1X _ RLXpLd >Xs2 =QRR=JM1Xp2 = R QiXs2 =QiRX萩I12 fXcc5.畫出波導(dǎo)感性和容性銷釘調(diào)配元件結(jié)構(gòu)及其等效電路。(a)半6.簡述散射參數(shù)S的物理意義。口1=0, 1端口匹配7.已知雙端口網(wǎng)絡(luò)的z=a2i 一 1-y1 =a12 1一 1S11a11a12s12s21s22g=0, 2端口匹配%=0,1端口匹配A參數(shù)矩陣A11, A12; A21, A22,試寫出S參數(shù)的表達式。a22aii一 a21 - a22a11

13、a12 - a21 - a222 a11a12 - a21 - a22a11a12a21a22a11a12a21a22一 a1a11+ a o1 a12 a21+ o + o +a12a21a22a22第四章功率衰減器1 .簡述功率衰減器的基本原理和衰減量的定義。功率衰減器是一種能量損耗性射頻/微波元件，元件內(nèi)部含有電阻性材料。1Pl功率衰減器A(dB) -2P2A(dB)=10lgP2(mW)P1(mW)2 .設(shè)計一個5dB型同阻式固定衰減器(輸入輸出阻抗均為50歐)。步驟一：同阻式集總參數(shù)哀減器A=-5dB,由公式(4-6) 計算元件參數(shù)：A4=10值 = 82.24Q= 14.01。3

14、.設(shè)計一個10dB型異阻式固定衰減器(Z1=50歐，Z2=75歐)。步驟一：異阻式集總參數(shù)衰減器A=-10 dB,由公式(4- 9)計算元件參數(shù)：A。=10 石=0.1a - llJz.Z. 八Rp =- =87.14Q 14a1 B+l= 77.11。、T1 £7+11= 207.45Q4.同軸型吸收式衰減器有哪幾種，試畫出結(jié)構(gòu)圖。在同軸系統(tǒng)中，吸收式衰減器的結(jié)構(gòu)有三種形式: 串聯(lián)電阻和帶狀線衰減器轉(zhuǎn)換為同軸形式。內(nèi)外導(dǎo)體間電阻性介質(zhì)填充、內(nèi)導(dǎo)體(a)(b)(c)5 .波導(dǎo)型吸收式衰減器有哪幾種，試畫出結(jié)構(gòu)圖。固定式和可變式。前者吸收片的位置和面積固定不變，后者可以通過傳動機構(gòu)來改

15、變衰減片的位置或面積，實現(xiàn)衰減量的改變。吸收薄片(b)(a)(a)固定式；(b)可變式6 .簡述PIN二極管的特性。(1)直流反偏時，對微波信號呈現(xiàn)很高的阻抗，正偏時呈現(xiàn)很低的阻抗。可用小的直流(低頻)功率控制微波信號的通斷，用作開關(guān)、數(shù)字移相等。(2)直流從零到正偏連續(xù)增加時，對微波信號呈現(xiàn)一個線性電阻，變化范圍從幾兆歐 到幾歐姆，用作可調(diào)衰減器。(3)只有微波信號時,1區(qū)的信號積累與微波功率有關(guān)，微波功率越大，管子阻抗越大, 用作微波限幅器。(4)大功率低頻整流器,1區(qū)的存在使得承受功率比普通整流管大的多。第五章功率分配器/合成器1 .功率分配器的技術(shù)指標有哪些？給出分配損耗，插入損耗和隔

16、離度的定義。功率分配器的技術(shù)指標包括頻率范圍、承受功率、主路到支路的分配損耗、輸入輸出間的插入損耗、支路端口間的隔離度、每個端口的電壓駐波比等。分配損耗。主路到支路的分配損耗實質(zhì)上與功率分配器的功率分配比有關(guān)。如兩等分功率分配器的分配損耗是 3 dB,四等分功率分配器的分配損耗是6 dB。定義一PnAd =10lgPout式中Pn = kPout插入損耗。輸入輸出間的插入損耗是由于傳輸線(如微帶線)的介質(zhì)或?qū)w不理想等因素，考慮輸入端的駐波比所帶來的損耗。定義Ai=A-Ad隔離度。支路端口間的隔離度是功率分配器的另一個重要指標。如果從每個支路端口輸入功率只能從主路端口輸出，而不應(yīng)該從其他支路輸

17、出，這就要求支路之間有足夠的隔離度。在主路和其他支路都接匹配負載的情況下，i 口和j 口的隔離度定義為Aj =10lgPniPoutj1P1功分器2 .簡述功率分配器的原理和三端口的功率關(guān)系。2P23P3Pl=P2+ P33 .設(shè)計工作頻率為 500MHz,特性阻抗為50歐，功率比例為0.2的集總LC功率分配器。4.設(shè)計工作頻率為 750MHz,特性阻抗為50歐，功率比例為1的微帶功率分配器。Z02=Z03=Z0=70.7Q R=2Z)=100 QZ=R0Z0=A RZ=R。PZ=R0l十4第六章定向耦合器1 .定向耦合器的技術(shù)指標有哪些？給出耦合度，隔離度和方向性的定義和關(guān)系。定向耦合器的技

18、術(shù)指標包括頻率范圍、插入損耗、 耦合度、 方向性、隔離度等。耦合度：描述耦合輸出端口與主路輸入端口的比例關(guān)系，通常用分貝表示，dB值越大，耦合端口輸出功率越小。耦合度的大小由定向耦合器的用途決定。方向性:，方向性為無描述耦合輸出端口與耦合支路隔離端口的比例關(guān)系。理想情況下 限大。隔離度：描述主路輸入端口與耦合支路隔離端口的比例關(guān)系。理想情況下，隔離度為無限大。 描述定向耦合器特性的三個指標間有嚴格的關(guān)系，即方向性=耦合度-隔離度。2 .設(shè)計一個工作頻率為 400MHz的10dB高通LC支路型耦合器（Z0=50歐），計算出元件步驟一：確定耦合器的指標，C=-10dB,fc=400MHz,Zo=5

19、0 Q步驟二：利用下列公式計算 K、Zos、 Z0p：步驟三：利用下列公式計算元件值：ClL218.59 pF2 f Zc乙0s互=56.68nH2 fc3 .設(shè)計一個工作頻率為750MHz的10dB平行線型耦合器（Z0=50歐，F(xiàn)R4基板材料介電常數(shù)4.5,厚度1.6mm,損耗角正切0.015）,計算出元件值。步驟一：確定耦合器指標，包括 C=-10dBfc=750MHz, FR4基板參數(shù) X4.5, h=1.6 mm, tan 8 =0.01材料為銅（1 mil）。步驟二：計算奇偶模阻抗：Z°e1 + 10C/20 Z01-10C/2069.3711i-10c/20Z0o = Z

20、0T = 36.04建步驟三：W=2.38mm,間電路拓撲如圖6-7所示利用Mathcad11軟件方f算，得出耦合線寬度 距 S=0.31mm,長度 P=57.16mm,且 50 微帶線寬度 W50=2.92mm。50歐，中心頻率5GHz,基板材料介電常數(shù) 9.6,厚度4 .設(shè)計3 dB分支線耦合器，負載為0.8mm步驟一：確定耦合器指標（略）。步驟二：計算歸一化導(dǎo)納：,a=1步驟三：計算特性阻抗:1-二50 1aYaZb1-35.3- 1 aY0步驟四：計算微帶實際尺寸：支線 50 Q W=0.83 mm, L=6.02mm主線 35.3Q W=1.36 mm, L=5.84 mm第七章射頻

21、/微波濾波器1.濾波器的技術(shù)指標有哪些？給出工作衰減的定義和四種濾波函數(shù)及其衰減圖形。濾波器的指標：工作頻率、插入損耗、帶內(nèi)紋波、帶外抑制、承受功率通常采用工作衰減來描述濾波器的衰減特性，即LA = 10lg 與 dBPl續(xù)表類型傳輸函數(shù)j圖形說明橢圓函數(shù)1JLA/dB jvJ鋁構(gòu)復(fù)雜.邊沿陡 峭.適用干特殊場合高斯多項式t - aff=3-樣=5/D，1.0Q結(jié)構(gòu)筒單，群延時 好,適用于特殊場合2.寫出最平坦型和切比雪夫型低通原形的元件數(shù)計算公式。最平坦型：_o ilg（10 叫s-1） n -2lg-s切比雪夫:coshT1 '105/10-1 /cosh-111 s3.畫出低通原

22、形向帶通濾波器的頻率變換過程和元件關(guān)系。4.J-g(a)7.958 nH7.958 nH1.989 nH -1-6.366 pF1.592 pF-14 1.592 pF(b)L & gs - fbwT 0CsCp1t0rLsLp "Cp50 'J步驟一：確定指標： 特性阻抗 上通帶邊頻 下通帶邊頻 上阻帶邊頻 下阻帶邊頻Z0=50Q f1=75+5=80 MHz f2=75-5=70 MHz f=75+15=90 MHz f=75-15=60MHz設(shè)計一個集總LC切比雪夫帶通濾波器，中心頻率為75MHz, 3dB帶寬為10MHz,帶內(nèi)波紋為1dB,帶夕卜75± 15MHz的衰減大于 30dBz0=50歐。通帶內(nèi)最