天線與微波復(fù)習(xí)思考題

1、天線與微波復(fù)習(xí)思考題一、填空1、對(duì)于低于微波頻率的無線電波，其波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于電系統(tǒng)的實(shí)際尺寸，可用電路分析法進(jìn)行分析；頻率高于微波波段的光波等，其波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于電系統(tǒng)的實(shí)際尺寸，因此可用光學(xué)分析法進(jìn)行分析；微波則由于其波長(zhǎng)與電系統(tǒng)的實(shí)際尺寸相當(dāng)必須用場(chǎng)分析法進(jìn)行分析。2、在圓波導(dǎo)中有兩種簡(jiǎn)并模，它們是E-H簡(jiǎn)并和極化簡(jiǎn)并。3、激勵(lì)波導(dǎo)的方法通常有三種：電激勵(lì)、磁激勵(lì)和電流激勵(lì)。4、各種集成微波傳輸系統(tǒng)歸納起來可以分為四大類：準(zhǔn)TEM波傳輸線、非TEM波傳輸線、開放式介質(zhì)波導(dǎo)傳輸線和半開放式介質(zhì)波導(dǎo)。5、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。6、微波連接匹配

2、元件包括終端負(fù)載元件、微波連接元件以及阻抗匹配元器件三大類。7、在微波系統(tǒng)中功率分配元器件主要包括定向耦合器、功率分配器以及各種微波分支器件。8、非互易微波鐵氧體元件最常用的有隔離器和環(huán)形器。9、天線按輻射源的類型可分為線天線和面天線，把天線和發(fā)射機(jī)或接收機(jī)連接起來的系統(tǒng)稱為饋線系統(tǒng)。10、超高頻天線，通常采用與場(chǎng)矢量相平行的兩個(gè)平面來表示，即E平面和H平面。11、根據(jù)媒質(zhì)及不同媒質(zhì)分界面對(duì)電波傳播產(chǎn)生的主要影響，電波傳播方式分為下列幾種：視距傳播、天波傳播、地面波傳播和不均勻媒質(zhì)傳播。12、為了加強(qiáng)天線的方向性，將若干輻射單元按某種方式排列所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為天線陣。13、旋轉(zhuǎn)拋物面天線的分析通

3、常采用以下兩種方法：口徑場(chǎng)法和面電流法。14、按中繼方式，微波中繼通信可分為基帶轉(zhuǎn)接、中頻轉(zhuǎn)接和微波轉(zhuǎn)接三種。15、RFID系統(tǒng)按數(shù)據(jù)量來分，可分為1比特系統(tǒng)和電子數(shù)據(jù)載體系統(tǒng)。16、50傳輸線接(75+j100)的負(fù)載阻抗，傳輸線上的電壓波為行駐波；最靠近負(fù)載的是電壓波的波腹點(diǎn)。17、耦合帶狀線的偶奇模相速=，與光速c的關(guān)系為。18、圓波導(dǎo)中不存在的波形有、。19、互易（可逆）網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣滿足。20、微波終端開路傳輸線型諧振器，當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度l=，在諧振頻率點(diǎn)附近可用一集中參數(shù)的并聯(lián)諧振電路等效；當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度l=，在諧振頻率點(diǎn)附近可用一集中參數(shù)的串聯(lián)諧振電路等效。21、微波電路中功率增益

4、的定義主要有三種，它們分別稱為功率增益、資用功率增益、轉(zhuǎn)移功率增益。22、任何一個(gè)線性、互易、無耗的三端口器件，三個(gè)端口不能同時(shí)匹配。23、天線的方向系數(shù)D和工作波長(zhǎng)、天線有效面積的關(guān)系式為。24、矩形波導(dǎo)(a×b,a2b)中的最低次模為模，其截止波長(zhǎng)2a；圓波導(dǎo)中的最低次模為模，其截止波長(zhǎng)3.14R。當(dāng)工作波長(zhǎng)，電磁波才能在波導(dǎo)中傳播。25、圓波導(dǎo)中的導(dǎo)行波、，波指數(shù)m表示沿圓周分布的駐波數(shù)，波指數(shù)n表示沿半徑分布的半駐波數(shù)或場(chǎng)的最大值的個(gè)數(shù)。26、耦合帶狀傳輸線的偶、奇模特性阻抗?jié)M足，偶奇模相移常數(shù)滿足=。27、微波三端口環(huán)形器的散射參數(shù)矩陣為，該環(huán)形器的環(huán)形順序是1321。28

5、、互易雙端口網(wǎng)絡(luò)輸入端反射系數(shù)為、輸出端負(fù)載反射系數(shù)為，則、與S參數(shù)的關(guān)系式為。29、低頻LC振蕩回路，其諧振頻率由L、C唯一確定；微波諧振器不同于低頻LC振蕩回路，其諧振波長(zhǎng)，具有多模和多諧的特點(diǎn)。30、圓波導(dǎo)中常用的三種諧振模式為模、模、模。二、單項(xiàng)選擇1、均勻傳輸線單位長(zhǎng)度分布參數(shù)為、，其特性阻抗為C。A. B. C. D.2、特性阻抗為的無耗均勻傳輸線上傳輸行駐波，駐波系數(shù)為，其電壓波腹處的輸入阻抗為C。A. B. C. D.3、特性阻抗為的無耗傳輸線終端接負(fù)載，若為容性負(fù)載，則傳輸線上距離負(fù)載最近處為B點(diǎn)。A.電壓波腹 B.電壓波節(jié) C.電流波節(jié) D.各種可能的波節(jié)波腹4、一個(gè)感抗為

6、j的集中電感可以用一段長(zhǎng)度為、特性阻抗為的終端短路傳輸線等效，其等效關(guān)系為D。A. B. C. D. 5、特性阻抗為的無耗傳輸線終端接負(fù)載，傳輸線上任一點(diǎn)處的歸一化輸入阻抗為D。A. B. C. D. 6、阻抗圓圖上的短路點(diǎn)、開路點(diǎn)分別位于C處。A.(1,0)和(0,1) B.(-1,0)和(0,0) C.(-1,0)和(1,0) D.(1,0)和(0,-1)7、傳輸線特性阻抗為，負(fù)載阻抗為，且，若用特性阻抗為的阻抗變換器進(jìn)行匹配。則匹配條件為B。A. B. C. D.8、矩形波導(dǎo)中的導(dǎo)行波模式，波指數(shù)m和n分別表示C。A.沿波導(dǎo)寬邊a分布的駐波個(gè)數(shù)和窄邊b分布的駐波個(gè)數(shù)B.沿波導(dǎo)寬邊a分布的

7、駐波個(gè)數(shù)和窄邊b分布的半駐波個(gè)數(shù)C.沿波導(dǎo)寬邊a分布的半駐波個(gè)數(shù)和窄邊b分布的半駐波個(gè)數(shù)D.沿波導(dǎo)寬邊a分布的半駐波個(gè)數(shù)和窄邊b分布的駐波個(gè)數(shù)9、矩形波導(dǎo)中的導(dǎo)行波、模式中，主模式分別為D。A.和波 B.和波 C.和波 D.和波10、標(biāo)準(zhǔn)微帶傳輸線的傳播模式為D。A.TEM波 B.TE波 C.TM波 D.準(zhǔn)TEM波11、若特性阻抗為的孤立單根帶狀線構(gòu)成的耦合帶狀線的奇模特性阻抗為，偶模特性阻抗為，則此三個(gè)阻抗的大小順序?yàn)镃。A. B. C. D.12、互易雙端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參數(shù)滿足C。A. B. C. D.13、無耗網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)滿足A。A. B. C. D.14、基本電流源天線的半功率波瓣寬度

8、為D度。A.37.5 B.45 C.180 D.9015、當(dāng)?shù)确喾植伎趶綀?chǎng)變?yōu)橛嘞彝喾植伎趶綀?chǎng)時(shí)，方向性系數(shù)B。A.不變 B.降低 C.增大 D.可能增大，也可能減小16、一雙導(dǎo)線傳輸線的分布參數(shù)為、，則其傳播常數(shù)為C。A. B. C. D.17、無耗均勻傳輸線的特性阻抗為50，終端有25的負(fù)載，則該傳輸線上的駐波比為A。A.2 B.1.5 C.1 D.0.518、在一個(gè)終端開路的傳輸線上，離開終端的第一個(gè)波腹點(diǎn)距終端的距離為D。A.1/3波長(zhǎng) B.1/4波長(zhǎng) C.1個(gè)波長(zhǎng) D.1/2波長(zhǎng)19、Smith圓圖上等電阻圓的圓心位置在D。A.(-1,0)到(1,+j) B.(1,-j)到(1

9、,+j)C.(-1,-j)到(1,+j) D.(0,0)到(1,0)20、在微波傳輸線上，一個(gè)感性負(fù)載經(jīng)過四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器變?yōu)锳負(fù)載。A.容性 B.感性 C.純電阻性 D.純感性21、微帶線中的襯底厚度為h，導(dǎo)帶寬度為，則在襯底介質(zhì)參數(shù)不變的情況下，隨著的增加，微帶線的特性阻抗C。A.升高 B.不變 C.降低 D.無法判斷22、帶狀傳輸線中傳輸?shù)闹髂Ｊ綖锳。A.TEM波 B.TE波 C.TM波 D.表面波23、耦合微帶線的奇模相速為，偶模相速為，兩者之間的關(guān)系為A。A. B.= C. D.=24、截面尺寸為a×b(ba/2)的矩形波導(dǎo)，波在其中傳播的條件為C。（注：為工作波長(zhǎng)）

10、A. B. C. D.25、圓波導(dǎo)中的導(dǎo)行波、模式中，主模式為A。A. B. C. D.26、無耗網(wǎng)絡(luò)的阻抗矩陣為A矩陣。A.純虛數(shù) B.純實(shí)數(shù) C.對(duì)角元為0的 D.單位27、一微波網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為S，如果該網(wǎng)絡(luò)是互易的，則有B。A. B. C. D.28、內(nèi)部容積相同的球形和圓柱諧振腔，則有A。A.球形腔的品質(zhì)因素大于圓柱腔 B.球形腔的品質(zhì)因素大于圓柱腔 C.兩者的品質(zhì)因素相同 D.無法判斷29、已知接受點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度振幅為24.5mV/m，f=300MHz，不計(jì)地面的影響，則半波對(duì)稱振子可接受到的功率約為A。A.0.1 B.1 C.10 D.10030、若拋物面天線的直徑為2m，工作頻率

11、為6GHz，口面利用系數(shù)，則此天線的增益為C。A.33dB B.66dB C.39dB D.78dB三、名詞解釋1、分布參數(shù)微波的頻率很高，電磁振蕩周期極短，與微波電路中從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的電效應(yīng)的傳播時(shí)間相比是可比擬的，因此就必須用隨時(shí)間、空間變化的參量，即分布參量來表征。2、微帶線微帶線是由沉積在介質(zhì)基片上的金屬導(dǎo)體帶和接地板構(gòu)成的一個(gè)特殊傳輸系統(tǒng)，可以看成是由雙導(dǎo)體傳輸線演化而來，將無限薄的導(dǎo)體板垂直插入雙導(dǎo)體中間，因?yàn)閷?dǎo)體板和所有電力線垂直，所以不影響原來的場(chǎng)分布，再將導(dǎo)體圓柱變換成導(dǎo)體帶，并在導(dǎo)體帶之間加入介質(zhì)材料，從而構(gòu)成了微帶線。3、品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)是表征微波諧振器頻率選擇性的重要參

12、量，定義為，式中，W為諧振器中的儲(chǔ)能，為一個(gè)周期內(nèi)諧振器損耗的能量，為諧振器的損耗功率。4、天波靜區(qū)由于入射角的電波不能被電離層“反射”回來，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(dá)，從而形成了天波的靜區(qū)。5、直線律相移平面電磁波垂直投射于平面口徑時(shí)，口徑場(chǎng)的相位偏差等于零，為同向場(chǎng)。當(dāng)平面電磁波傾斜投射于平面口徑時(shí)，在口徑上形成線性相位相移。設(shè)在矩形口徑上沿x軸有線性相位偏移，且相位最大偏移為，振幅為均勻分布，口徑場(chǎng)相位沿x軸有直線律相移時(shí)，方向圖形狀并不發(fā)生變化，但整個(gè)方向圖發(fā)生了平移，且越大，平移越大。6、波導(dǎo)模式電壓和模式電流答：對(duì)導(dǎo)行傳輸模式的求解可采用橫向分量的輔

13、助標(biāo)位函數(shù)法。將橫向電場(chǎng)或磁場(chǎng)用標(biāo)位函數(shù)的梯度表示。該標(biāo)位函數(shù)可用縱向分布函數(shù)U(Z)、I(Z)及橫向分布函數(shù)表示。對(duì)應(yīng)橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)的縱向分布函數(shù)U(Z)、I(Z)具有電壓與電流的量綱，故稱其為對(duì)應(yīng)導(dǎo)行模式的模式電壓與模式電流。7、波的色散答：當(dāng)電磁波在導(dǎo)波系統(tǒng)中的傳播相速與頻率有關(guān)時(shí)，不同頻率的波同時(shí)沿該導(dǎo)波裝置傳輸時(shí)，等相位面移動(dòng)的速度不同，有快有慢，該現(xiàn)象稱為“色散”。8、對(duì)偶電路答：如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的乘積為一常數(shù)，且與頻率無關(guān)，則稱此兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互為對(duì)偶電路。9、Smith圓圖答：將等反射系數(shù)圓、等歸一化電阻圓和等歸一化電抗圓繪在一張圓上就得到了阻抗圓圖。該圖是1936年由美國(guó)一

14、位叫Smith的工程師最先給出，因而它也被稱為Smith圓圖。10、鰭線答：鰭線是20世紀(jì)70年代末期出現(xiàn)的一種新型毫米波傳輸線。它具有單模、頻帶寬、低色散、損耗比微帶小和組裝半導(dǎo)體元器件方便等優(yōu)點(diǎn)。鰭線是毫米波平面集成電路中很有發(fā)展前途的一種傳輸線。四、問答1、為什么超短波和微波不能以天波傳播？答：當(dāng)電波以角度入射時(shí)，電離層能把電波“反射”回來的最高可用頻率為，式中，為電離層的最大電子密度。當(dāng)電波入射角一定時(shí)，隨著頻率的增高，電波反射后所到達(dá)的距離越遠(yuǎn)。當(dāng)電波工作頻率高于時(shí)，由于電離層不存在比更大的電子密度，因此電波不能被電離層“反射”回來而穿出電離層，這正是超短波和微波不能以天波傳播的原因

15、。2、拋物面天線對(duì)饋源的基本要求是什么？如何選擇饋源？答：（1）對(duì)饋源的基本要求。饋源方向圖與拋物面張角配合，使天線方向系數(shù)最大；盡可能減少繞過拋物面邊緣的能量漏失；方向圖接近圓對(duì)稱，最好沒有旁瓣和后瓣。具有確定的相位中心，這樣才能保證相位中心與焦點(diǎn)重合時(shí)，拋物面口徑為同向場(chǎng)。因?yàn)轲佋粗糜趻佄锩娴那胺?，所以尺寸?yīng)盡可能小，以減少對(duì)口徑的遮擋。應(yīng)具有一定的帶寬，因?yàn)樘炀€帶寬主要取決于饋線系統(tǒng)的帶寬。 （2）饋源的選擇。波導(dǎo)輻射器由于傳輸波形的限制，口徑不大，方向圖波瓣較寬，適用于短焦距拋物面天線。長(zhǎng)焦距拋物面天線的口徑張角較小，為了獲得最佳照射，饋源方向圖應(yīng)較窄，即要求饋源口徑較大，一般采用小張

16、角口徑喇叭。在某些情況下，要求天線輻射或接收?qǐng)A極化電磁波，這就要求饋源為圓極化的，像螺旋天線等。有時(shí)要求天線是寬頻帶的，這就應(yīng)采用寬頻帶饋源，如平面螺旋天線、對(duì)數(shù)周期天線等。3、若長(zhǎng)為l的無耗均勻傳輸線的特性阻抗為，負(fù)載為:求（1）輸入阻抗與駐波比。（2）若，滿足什么條件使傳輸線工作于行波，駐波，行駐波狀態(tài)。答：（1），（2）,行波；、0、，駐波；，且、，行駐波。4、說明LC諧振回路與微波諧振腔的異同點(diǎn)。若一兩端短路的同軸線長(zhǎng)為l，求其諧振波長(zhǎng)。答：相同處：都具有儲(chǔ)能和選頻的功能。 不同處：微波諧振器（腔）是用電壁和磁壁封閉的空腔，是一分布參數(shù)系統(tǒng)；具有多諧、多模性；其諧振特性參數(shù)為諧振波長(zhǎng)，

17、品質(zhì)因素Q及等效電導(dǎo)G；其分析方法也不同于集總參數(shù)諧振電路。由諧振時(shí)可得，。5、試分析波導(dǎo)E-T與H-T接頭各口之間的關(guān)系，說明此兩種接頭的異同點(diǎn)。答：波導(dǎo)E-T與H-T接頭是無耗互易三端口元件，故三個(gè)端口不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)匹配。 對(duì)E-T接頭，若E面分之支配，則由，可得E-T接頭的散射參數(shù)矩陣 ,代入，得 對(duì)H-T接頭，若H面分支匹配，則由，可得H-T接頭的散射參數(shù)矩陣 ，代入，得 E-T接頭關(guān)于對(duì)稱面是奇對(duì)稱的，H-T接頭關(guān)于對(duì)稱面是偶對(duì)稱的。五、計(jì)算1、在尺寸為的矩形波導(dǎo)中，傳輸模，工作頻率10GHz。求截止波長(zhǎng)、波導(dǎo)波長(zhǎng)和波阻抗；若波導(dǎo)的寬邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？還能傳輸什么模式？

18、若波導(dǎo)的窄邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？還能傳輸什么模式？解：（1）截止波長(zhǎng) （2）當(dāng)時(shí)此時(shí)而工作波長(zhǎng)，此時(shí)能傳輸?shù)哪Ｊ綖椤?。?）當(dāng)時(shí)此時(shí)而工作波長(zhǎng)，此時(shí)能傳輸?shù)哪Ｊ綖?、?、均勻無耗傳輸線的特性阻抗，沿傳輸線測(cè)得離開終端向電源方向第一個(gè)電壓波節(jié)點(diǎn)，波節(jié)點(diǎn)電壓，電壓駐波比，相波長(zhǎng)。求：（1）負(fù)載阻抗；（2）負(fù)載吸收功率；（3）若采用終端短路單支節(jié)進(jìn)行負(fù)載阻抗匹配，確定短路支節(jié)的接入位置d和長(zhǎng)度；（4）若傳輸線為波導(dǎo)，匹配支節(jié)可用螺釘實(shí)現(xiàn)嗎？解：（1）電壓波節(jié)點(diǎn)處，且，將，代入得（2）在波節(jié)點(diǎn)處，可得到（3），單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)為由，可得，由可得，（4）并聯(lián)支節(jié)有正歸一電納解0.707，若傳輸線為波導(dǎo)，匹配支節(jié)可用螺釘實(shí)現(xiàn)。3、設(shè)計(jì)單節(jié)1/4波長(zhǎng)阻抗變換器，工作頻率，將10的負(fù)載匹配到50，確定時(shí)的相對(duì)帶寬。解：匹配段的特性阻抗，匹配段的長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)模值為其相對(duì)帶寬為4、求電基本振子和磁基本振子（小電流環(huán)）的輻