天線與微波復習思考題

1、天線與微波復習思考題一、填空1、對于低于微波頻率的無線電波，其波長遠大于電系統(tǒng)的實際尺寸，可用電路分析法進行分析；頻率高于微波波段的光波等，其波長遠小于電系統(tǒng)的實際尺寸，因此可用光學分析法進行分析；微波則由于其波長與電系統(tǒng)的實際尺寸相當必須用場分析法進行分析。2、在圓波導中有兩種簡并模，它們是E-H簡并和極化簡并。3、激勵波導的方法通常有三種：電激勵、磁激勵和電流激勵。4、各種集成微波傳輸系統(tǒng)歸納起來可以分為四大類：準TEM波傳輸線、非TEM波傳輸線、開放式介質(zhì)波導傳輸線和半開放式介質(zhì)波導。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)射機或接收機連接起來的系統(tǒng)稱為饋線系統(tǒng)。10、超高頻天線，通常采用與場矢量相平行的兩個平面來表示，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)的負載阻抗，傳輸線上的電壓波為行駐波；最靠近負載的是電壓波的波腹點。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，當傳輸線的長度l=，在諧振頻率點附近可用一集中參數(shù)的并聯(lián)諧振電路等效；當傳輸線的長度l=，在諧振頻率點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、任何一個線性、互易、無耗的三端口器件，三個端口不能同時匹配。23、天線的方向系數(shù)D和工作波長、天線有效面積的關(guān)系式為。24、矩形波導(a×b,a2b)中的最低次模為模，其截止波長2a；圓波導中的最低次模為模，其截止波長3.14R。當工作波長，電磁波才能在波導中傳播。25、圓波導中的導行波、，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)或場的最大值的個數(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，具有多模和多諧的特點。30、圓波導中常用的三種諧振模式為模、模、模。二、單項選擇1、均勻傳輸線單位長度分布參數(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載，若為容性負載，則傳輸線上距離負載最近處為B點。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、一個感抗為

6、j的集中電感可以用一段長度為、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載，傳輸線上任一點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、開路點分別位于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，負載阻抗為，且，若用特性阻抗為的阻抗變換器進行匹配。則匹配條件為B。A. B. C. D.8、矩形波導中的導行波模式，波指數(shù)m和n分別表示C。A.沿波導寬邊a分布的駐波個數(shù)和窄邊b分布的駐波個數(shù)B.沿波導寬邊a分布的

7、駐波個數(shù)和窄邊b分布的半駐波個數(shù)C.沿波導寬邊a分布的半駐波個數(shù)和窄邊b分布的半駐波個數(shù)D.沿波導寬邊a分布的半駐波個數(shù)和窄邊b分布的駐波個數(shù)9、矩形波導中的導行波、模式中，主模式分別為D。A.和波 B.和波 C.和波 D.和波10、標準微帶傳輸線的傳播模式為D。A.TEM波 B.TE波 C.TM波 D.準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，則此三個阻抗的大小順序為C。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?shù)确喾植伎趶綀鲎優(yōu)橛嘞彝喾植伎趶綀鰰r，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、在一個終端開路的傳輸線上，離開終端的第一個波腹點距終端的距離為D。A.1/3波長 B.1/4波長 C.1個波長 D.1/2波長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，一個感性負載經(jīng)過四分之一波長阻抗變換器變?yōu)锳負載。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，波在其中傳播的條件為C。（注：為工作波長）

10、A. B. C. D.25、圓波導中的導行波、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.純實數(shù) C.對角元為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、已知接受點的電場強度振幅為24.5mV/m，f=300MHz，不計地面的影響，則半波對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到另一點的電效應(yīng)的傳播時間相比是可比擬的，因此就必須用隨時間、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)基片上的金屬導體帶和接地板構(gòu)成的一個特殊傳輸系統(tǒng)，可以看成是由雙導體傳輸線演化而來，將無限薄的導體板垂直插入雙導體中間，因為導體板和所有電力線垂直，所以不影響原來的場分布，再將導體圓柱變換成導體帶，并在導體帶之間加入介質(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為諧振器中的儲能，為一個周期內(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，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，口徑場的相位偏差等于零，為同向場。當平面電磁波傾斜投射于平面口徑時，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，口徑場相位沿x軸有直線律相移時，方向圖形狀并不發(fā)生變化，但整個方向圖發(fā)生了平移，且越大，平移越大。6、波導模式電壓和模式電流答：對導行傳輸模式的求解可采用橫向分量的輔

13、助標位函數(shù)法。將橫向電場或磁場用標位函數(shù)的梯度表示。該標位函數(shù)可用縱向分布函數(shù)U(Z)、I(Z)及橫向分布函數(shù)表示。對應(yīng)橫向電場與橫向磁場的縱向分布函數(shù)U(Z)、I(Z)具有電壓與電流的量綱，故稱其為對應(yīng)導行模式的模式電壓與模式電流。7、波的色散答：當電磁波在導波系統(tǒng)中的傳播相速與頻率有關(guān)時，不同頻率的波同時沿該導波裝置傳輸時，等相位面移動的速度不同，有快有慢，該現(xiàn)象稱為“色散”。8、對偶電路答：如果兩個網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的乘積為一常數(shù)，且與頻率無關(guān)，則稱此兩個網(wǎng)絡(luò)互為對偶電路。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體元器件方便等優(yōu)點。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：當電波以角度入射時，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。當電波入射角一定時，隨著頻率的增高，電波反射后所到達的距離越遠。當電波工作頻率高于時，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、拋物面天線對饋源的基本要求是什么？如何選擇饋源？答：（1）對饋源的基本要求。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重合時，拋物面口徑為同向場。因為饋源置于拋物面的前方，所以尺寸應(yīng)盡可能小，以減少對口徑的遮擋。應(yīng)具有一定的帶寬，因為天線帶寬主要取決于饋線系統(tǒng)的帶寬。 （2）饋源的選擇。波導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圓極化電磁波，這就要求饋源為圓極化的，像螺旋天線等。有時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、對數(shù)周期天線等。3、若長為l的無耗均勻傳輸線的特性阻抗為，負載為: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。若一兩端短路的同軸線長為l，求其諧振波長。答：相同處：都具有儲能和選頻的功能。 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，

17、品質(zhì)因素Q及等效電導G；其分析方法也不同于集總參數(shù)諧振電路。由諧振時可得，。5、試分析波導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。答：波導E-T與H-T接頭是無耗互易三端口元件，故三個端口不能同時實現(xiàn)匹配。 對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)于對稱面是奇對稱的，H-T接頭關(guān)于對稱面是偶對稱的。五、計算1、在尺寸為的矩形波導中，傳輸模，工作頻率10GHz。求截止波長、波導波長和波阻抗；若波導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 （2）當時此時而工作波長，此時能傳輸?shù)哪Ｊ綖?、。?）當時此時而工作波長，此時能傳輸?shù)哪Ｊ綖?、?、均勻無耗傳輸線的特性阻抗，沿傳輸線測得離開終端向電源方向第一個電壓波節(jié)點，波節(jié)點電壓，電壓駐波比，相波長。求：（1）負載阻抗；（2）負載吸收功率；（3）若采用終端短路單支節(jié)進行負載阻抗匹配，確定短路支節(jié)的接入位置d和長度；（4）若傳輸線為波導，匹配支節(jié)可用螺釘實現(xiàn)嗎？解：（1）電壓波節(jié)點處，且，將，代入得（2）在波節(jié)點處，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，匹配支節(jié)可用螺釘實現(xiàn)。3、設(shè)計單節(jié)1/4波長阻抗變換器，工作頻率，將10的負載匹配到50，確定時的相對帶寬。解：匹配段的特性阻抗，匹配段的長度所對應(yīng)的反射系數(shù)模值為其相對帶寬為4、求電基本振子和磁基本振子（小電流環(huán)）的輻