微波天線考試試題教學文案

1、此文檔僅供收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 只供學習與交流 填空題 1. 微波是電磁波譜中介于 超短波和紅外線之間的波段，它屬于無線電波中波長最 短（即頻率最高）的波段，其頻率范圍從 300MHz（波長im至3000GHz（波長 0.1mm）。微波波段分為米波、厘米波、毫米波和亞毫米波 四個分波段。 2. 微波的特點（因其波長）： 寬頻帶特性 抗低頻干擾特性 似光性穿透性 熱效應(yīng)特性散射特性 3. 均勻傳輸線的分析方法： 場分析法：從麥克斯韋方程出發(fā)，求出滿足邊界條件的波動解，得出傳輸線上 電場和磁場的表達式，進而分析傳輸特性； 等效電路法：從傳輸線方程出發(fā)，求出滿足邊界條件的電壓、電流波動

2、方程的 解，得出沿線等效電壓、電流的表達式，進而分析傳輸特性。 后一種方法實質(zhì)是在一定條件下“化場為路” 4. 無線傳輸線的三種工作狀態(tài)：行波狀態(tài)純駐波狀態(tài)行駐波狀態(tài) 5. 阻抗匹配的三種不同含義：負載阻抗匹配源阻抗匹配共軛阻抗匹配 6. 如何在波導(dǎo)中產(chǎn)生這些導(dǎo)行波呢？這就涉及到波導(dǎo)的 激勵，在波導(dǎo)中產(chǎn)生各種 形式的導(dǎo)行模稱為激勵，要從波導(dǎo)中提取微波信息，即波導(dǎo)的耦合。波導(dǎo)的激勵 與耦合就本質(zhì)而言是 電磁波的輻射和接收，是微波源向波導(dǎo)內(nèi)有限空間的輻射或 在波導(dǎo)的有限空間內(nèi)接收微波信息。由于輻射和接收是互易的，因此激勵與耦合 具有相同的場結(jié)構(gòu)。 7. 激勵波導(dǎo)的三種方法：電激勵磁激勵電流激勵 8

3、. 微波技術(shù)與半導(dǎo)體器件及集成電路的結(jié)合，產(chǎn)生了微波集成電路。 9. 光纖可分為石英玻璃光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層玻璃芯光纖、全塑料光 纖。 10. 光纖的三種色散： 材料色散 波導(dǎo)色散 模間色散 11. 微波網(wǎng)絡(luò)正是在分析場分布的基礎(chǔ)上，用 路的分析方法將微波原件等效為 電 抗或電阻元件，將實際的波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)等效為 傳輸線，從而將實際的微波系統(tǒng)簡 化為微波網(wǎng)絡(luò)。盡管用“路”的分析法只能得到元件的外部特征，但它卻可給出 系統(tǒng)的一般傳輸特性，如功率傳遞、阻抗匹配等。而且這些結(jié)果可以通過 實際測 量的方法來驗證。 12. 還可以根據(jù)微波元件的 工作特性綜合出要求的微波網(wǎng)絡(luò)，從而用一定的微波 結(jié)

4、構(gòu)實現(xiàn)它，這就是微波網(wǎng)絡(luò)的綜合。 13. 微波網(wǎng)絡(luò)的分析與綜合 是分析和設(shè)計微波系統(tǒng)的有力工具，而 微波網(wǎng)絡(luò)分析 又是綜合的基礎(chǔ)。 14. 微波系統(tǒng)也不例外地有各種無源、有源元器件，它們的功能是對微波信號進 行必要的處理或變換，它們是微波系統(tǒng)的重要組成部分。 微波元器件按其變換性 質(zhì)可分為線性互易元器件、線性非互易元器件以及非線性元器件三大類。 15. 非線性元器件能引起頻率的改變，從而實現(xiàn) 放大、調(diào)制、變頻等。主要包括 微波電子管、微波晶體管、微波固態(tài)諧振器、微波場效應(yīng)管 及微波電真空器件 等。 16. 研究天線問題，實質(zhì)上是研究天線在空間所產(chǎn)生的 電磁場分布?？臻g任一點 的電磁場都滿足 麥

5、克斯韋方程和邊界條件，因此，求解天線問題實質(zhì)上是求解電 磁場方程并滿足邊界條件。 17. 天線的電參數(shù)：天線方向圖及其有關(guān)參數(shù) 天線效率 增益系數(shù) 極化 和交叉極化電平頻帶寬度輸入阻抗與駐波比有效長度 18. 電波傳播方式： 視距傳播 天波傳播 地面波傳播 不均勻媒質(zhì)傳播 19. 什么是視距傳播？ 視距傳播，是指發(fā)射天線和接收天線處于相互能看見的視線距離內(nèi)的傳播方式。 20. 視距傳播的特點？ 視距r 4.12.,h .h2 103m，當發(fā)射兩點間的距離r *時，兩天線互相“看 得見”，當發(fā)射兩點間的距離r rv時，兩天線互相“看不見”：視電波是在地 球周圍的大氣中傳播，大氣對電波產(chǎn)生折射與衰

6、減；除了自發(fā)射天線直接到達 接收天線的直射波外，還存在從發(fā)射天線經(jīng)由地面反射到達接收天線的反射波， 即存在多經(jīng)效應(yīng)。 21. 什么是天波傳播？ 天波傳播通常是指自發(fā)射天線發(fā)出的電波在高空被電離層反射后到達接收點的 傳播方式，有時也稱電離層電波傳播。主要用于中波和短波波段。 22. 何謂天波傳播的靜區(qū)？ 由于入射角o omin arcsin 1 88嘰的電波不能被電離層“反射”回來， Y f2 使得以發(fā)射天線為中心的、一定半徑的區(qū)域內(nèi)就不可能有天波到達， 從而形成了 天波的靜區(qū)。 23. 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。它廣泛 的應(yīng)用于通信、雷達等無線電系統(tǒng)中。 24

7、. 求解面天線的輻射問題，通常采用 口徑場方法，即先由場源求得口徑面上的 場分布，再求出天線的輻射場。分析的基本依據(jù)是：惠更斯-菲涅爾原理 （本填空包含各章節(jié)及緒論內(nèi)容） 計算題 1. 設(shè)有一無耗傳輸線，終端接有負載 乙40 j30 ，則 要使傳輸線上駐波比最小，則該傳輸線的特性阻抗應(yīng)取多少? 此時最小的反射系數(shù)及駐波比各為多少？ 離終端最近的波節(jié)點位置在何處？ 1 解：要是線上駐波比最小，實質(zhì)上只要使終端反射系數(shù)的模值最小， 即二廠0 Z0 1 |乙40 Z。2 302 1 I 乙 Z|40 Z02 302 將上式對Z。求導(dǎo)，并令其為零，經(jīng)整理可得：402 302 Z； 0 ;即Z。50 。

8、 這就是說，當特性阻抗Z0 50 時，終端反射系數(shù)最小, 從而駐波比也為最小。 此時終端反射系數(shù)及駐波比分別為： 3 Z1 Z0 40 j30 50 1 1e Z1 Z0 40 j30 50 3 故離終端的第一個電壓波節(jié)點位置為: 1 zmin 10 二 448 2. 設(shè)某一均勻無耗傳輸線特性阻抗為 Z。50 ，終端接有未知負載 乙?，F(xiàn)在傳 輸線上測得電壓最大值和最小值分別為 100mV和20mV第一個電壓波節(jié)的位置 離負載lmin1 3，試求該負載阻抗Z1。 解：根據(jù)駐波比的定義: U max U min 100 5 ；反射系數(shù)的模值: 由 1 min 11 44 ，求得反射系數(shù)的相位1 因

9、而反射系數(shù)為: 2 j 丁；負載阻抗為：乙 Z。一1 82.4 1 1 64.3 3. 已知圓波導(dǎo)的直徑為50mm填充空氣介質(zhì)。試求: TEii、TE01、TM 01三種模式的截止波長。 當工作波長分別為70mm，60mm，30mm時，波導(dǎo)中出現(xiàn)上述哪些模式? 當工作波長為70mm時，求最低次模的波導(dǎo)波長g。 122.4498mm 解：三種模式的截止波長為: cTE11 CTE01 cTM 01 3.4126a 1 1.6398a - 2.6127a 85.3150mm 40.9950mm 65.3175mm 當工作波長 70mm 時， 只出現(xiàn)主模 TE11 ； 當工作波長 60mm 時， 只

10、出現(xiàn)主模 TE11 和 TM 01 ； 當工作波長 30mm 時， 只出現(xiàn)主模 TE11、TM 01 和TE01 ； g 2 17085.3150 4. 已知工作波長5mm，要求單模傳輸，試確定圓波導(dǎo)的半徑，并指出是什么 模式？ 解：圓波導(dǎo)中兩種模式的截止波長：CTE11 3.4126a, CTM01 2.6127a 要保證單模傳輸，工作波長滿足以下關(guān)系：2.6127a3.4126a 即1.47mm a 1.91mm時，可以保證單模傳輸，此時傳輸模式為主模TE11 5.求如圖所示雙端口網(wǎng)絡(luò)的Z矩陣和丫矩陣 解：由Z矩陣的定義得： 乙1 Za Zc 打1 I2 0 Z12 円 Zc Z21 12

11、 | I1 0 Z22 U2 Zb Zc I 2 丨1 0 于是：Z Za Zc Zc Z C ZbZ 而：Y Z 1 1 ZAZBZA ZB ZC A 乙 3 婦 + + L r ZBZCZC ZCZAZC 6.試求圖示終端接匹配負載時的輸入阻抗，并求出輸入端匹配的條件。 八 jIB4*- 1 ll Zin 1 jB 1 Z。jX 1 Z。jX 正 Z0 1 BX 1 j 2X B BX jBZo 不引起反射的條件為：乙 in Zo 2 2 從而求得：X 1 B Zo 2B 般可取XZ。, 7.設(shè)矩形波導(dǎo)寬邊a 2.5cm，工作頻率f 10GHz，用g 4阻抗變換器匹配一 段空氣波導(dǎo)和一段r

12、 2.56的波導(dǎo)，如圖所示，求匹配介質(zhì)的相對介電常數(shù)r及 變換器長度。 解：各部分的等效特性阻抗如圖所示，根據(jù)傳輸線的四分之一波長阻抗變換性: 可得r : 1.6 3 cm， 2.37cm r 占氣一山 7 宮 匹配段內(nèi)波導(dǎo)波長： g 2緲詼；變換的長度：；0cm 1 2a 8.有兩個平行于z軸并沿x軸方向排列的半波振子，若 2。 d 34， 試分別求其 E面和H面的方向函數(shù)，并畫出方向圖。 解：半波振子的方向函數(shù): cos cos 2，陣因子：cos ，其中 sin2 kd sin cos 。由方向圖乘積定理，二元陣的方向函數(shù)等于二者的乘積。 0得E面方向函數(shù)Fe 違 1 sin 90得H面方向函數(shù)Fh cos；1 cos 令0得E面方向函數(shù)Fe cos cos 2 sin cos 1 4 3si n 令 90得H面方向函數(shù)Fh cos 1 3 cos 4 300m時，求它的有效高度以及歸于 9.直立振子的高度