微波天線考試試題

1、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 1m）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）：似光性穿透性寬頻帶特性熱效應特性散射特性抗低頻干擾特性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

2、方法實質是在一定條件下“ 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. 如何在波導中產(chǎn)生這些導行波呢？這就涉及到波導的 激勵，在波導中產(chǎn)生各種形式的導行模 稱為激勵，要從波導中提取微波信息， 即波導的耦合 。波導的激勵與耦合就本質而言是 電磁波的輻射和接收 ，是微波源向波導內有限空間的輻射或在波導的有限空間內接收微波信息 。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構 。7. 激勵波導的三種方法： 電激勵 磁激勵 電流激勵8. 微波技術 與半導體器件 及集成電路 的結合，產(chǎn)

3、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 波導色散 模間色散11. 微波網(wǎng)絡 正是在分析場分布的基礎上，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 。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，從而用一定的微波結構實現(xiàn)它，這就是 微波網(wǎng)絡的綜合 。1

4、3. 微波網(wǎng)絡的分析與綜合 是分析和設計微波系統(tǒng)的有力工具，而 微波網(wǎng)絡分析又是綜合的基礎。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 、微波場效應管 及微波電真空器件 等。16. 研究天線問題，實質上是研究天線在空間所產(chǎn)生的 電磁場分布 。空間任一點的電磁場都滿足 麥克斯韋方程 和邊界條件，因此，求

5、解天線問題實質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的傳播方式。20. 視距傳播的特點？視距 rv4.12h1h2103 m ，當發(fā)射兩點間的距離rrv 時，兩天線互相“看得見”，當發(fā)射兩點間的距離rrv 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)生折射與衰減； 除了自發(fā)射天線直接到達接收天線的直射

6、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。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 00 min arcsin 1 80.8Nmax 的電波不能被電離層“反射”回來，f 2使得以發(fā)射天線為中心的、 一定半徑的區(qū)域內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構的天線稱為 線天線。它廣泛的應用于 通信、雷達等無線電系統(tǒng)中。24. 求解面天線的輻射問題，通常采用 口徑場方法，

7、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)及緒論內容）計算題1. 設有一無耗傳輸線，終端接有負載 Z1 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， 實質上只要使終端反射系數(shù)的模值最小，即Z00221Z1Z040302Z01Z0402302Z1Z 0將上式對 Z0 求導，并令其為零， 經(jīng)整理可得： 402302Z020；即Z0 50 。這就是說，當特性阻抗 Z050時，終端反射系數(shù)最小， 從而駐波比也為最小

8、。此時終端反射系數(shù)及駐波比分別為：1Z1Z 040j 30501 eZ1Z040j 30503j 3211121由于終端為容性負載，故離終端的第一個電壓波節(jié)點位置為：zmin 1018442. 設某一均勻無耗傳輸線特性阻抗為Z0 50，終端接有未知負載 Z1 ?，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 l min 13 ，試求該負載阻抗 Z1 。解：根據(jù)駐波比的定義：U max100512U min20；反射系數(shù)的模值： 131由 l min 113，求得反射系數(shù)的相位1443因而反射系數(shù)為：2j31113e；負載阻抗為： Z1Z0 182.4

9、 64.313. 已知圓波導的直徑為 50mm，填充空氣介質。試求： TE11、TE01、TM 01 三種模式的截止波長。當工作波長分別為70mm，60mm，30mm 時，波導中出現(xiàn)上述哪些模式？當工作波長為70 mm時，求最低次模的波導波長g 。解：三種模式的截止波長為：cTE11cTE01cTM 013.4126a85.3150mm1.6398a40.9950mm2.6127a65.3175mm當工作波長70mm 時，只出現(xiàn)主模 TE11 ；當工作波長60mm 時，只出現(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 ；2122

10、.4498mmg27021185.3150c4. 已知工作波長 5mm ，要求單模傳輸，試確定圓波導的半徑，并指出是什么模式？解：圓波導中兩種模式的截止波長：cTE3.4126a, cTM2.6127a1101要保證單模傳輸，工作波長滿足以下關系： 2.6127a3.4126a即 1.47mma1.91mm 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)絡的 Z 矩陣和 Y 矩陣。解：由 Z 矩陣的定義得：U 1Z AZCZ11I 1I 20U 1ZCZ21Z12I 2I 10U 2Z BZCZ22I 2I 10于是： ZZA ZCZCZCZBZC而：Y Z11Z

11、 BZCZCZAZBZ AZB ZCZCZA ZC6. 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。解Z011BXj 2X11jX Z0BjBZin11BXjBZ 0jBZ0jXjB不引起反射的條件為： ZinZ01 B2Z02一般可取 X1從而求得： XZ0，B2BZ07. 設矩形波導寬邊 a2.5cm ，工作頻率f10GHz ，用g4 阻抗變換器匹配一段空氣波導和一段r2.56 的波導，如圖所示，求匹配介質的相對介電常數(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：2Z0Z0Z 0'rr可得 r'r1.6c

12、3cm ，f'2.37cm'r匹配段內波導波長：'cm；變換的長度：glg2.690.67 cm'2412a8. 有兩個平行于 z 軸并沿 x 軸方向排列的半波振子，若 d4 ，2 。 d3 4，2 。試分別求其 E 面和 H 面的方向函數(shù)，并畫出方向圖。coscos解：半波振子的方向函數(shù)：2，陣因子： cos，其中sin2kd sincos。由方向圖乘積定理，二元陣的方向函數(shù)等于二者的乘積。 d4 ，2cos cos令0 得 E 面方向函數(shù) FE2cos 1 sinsin4令90 得 H 面方向函數(shù) FHcos1cos4 d34，2cos cos令0 得 E 面方向函數(shù) FE2cos 1 3sinsin4令90 得 H 面方向函數(shù) FHcos13 cos49. 直立振子的高度 h10m，當工作波長300m時，求它的有效高度以及歸于波腹電流的輻