微波天線考試重點(diǎn)習(xí)題全解匯總

1、微波天線考試重點(diǎn)習(xí)題全解匯總微波技術(shù)與天線復(fù)習(xí)提綱（2010級(jí)）一、思考題1. 什么是微波？微波有什么特點(diǎn)？答：微波是電磁波譜中介于超短波與紅外線之間的波段，頻率范圍從300MHZ到3000GHZ，波長(zhǎng)從0.1mm到1m；微波的特點(diǎn)：似光性、穿透性、寬頻帶特性、熱效應(yīng)特性、散射特性、抗低頻干擾特性、視距傳播性、分布參數(shù)的不確定性、電磁兼容和電磁環(huán)境污染。2. 試解釋一下長(zhǎng)線的物理概念，說(shuō)明以長(zhǎng)線為基礎(chǔ)的傳輸線理論的主要物理現(xiàn)象有哪些？一般是采用哪些物理量來(lái)描述？答：長(zhǎng)線是指?jìng)鬏斁€的幾何長(zhǎng)度與工作波長(zhǎng)相比擬的的傳輸線；以長(zhǎng)線為基礎(chǔ)的物理現(xiàn)象：傳輸線的反射和衰落；主要描述的物理量有：輸入阻抗、反射

2、系數(shù)、傳輸系數(shù)、和駐波系數(shù)。3. 微波技術(shù)、天線與電波傳播三者研究的對(duì)象分別是什么？它們有何區(qū)別和聯(lián)系？答：微波技術(shù)、天線與電磁波傳播史無(wú)線電技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，它們共同的基礎(chǔ)是電磁場(chǎng)理論，但三者研究的對(duì)象和目的有所不同。微波技術(shù)主要研究陰道電磁波在微波傳輸系統(tǒng)中如何進(jìn)行有效的傳輸，它希望電磁波按一定要求沿傳輸系統(tǒng)無(wú)輻射地傳輸；天線是將微波導(dǎo)行波變成向空間定向輻射的電磁波，或?qū)⒖臻g的電磁波變成微波設(shè)備中的導(dǎo)行波；電波傳播研究電波在空間的傳播方式和特點(diǎn)。4.試解釋傳輸線的工作特性參數(shù)（特性阻抗、傳播常數(shù)、相速和波長(zhǎng)）答：傳輸線的工作特性參數(shù)主要有特征阻抗Z。，傳輸常數(shù)y,相速及波長(zhǎng)。1）特征

3、阻抗即傳輸線上入射波電壓與入射波電流的比值或反射波電壓與反射波電流比值的負(fù)值，其表達(dá)式為z0=居jC，它僅由自身的分布參數(shù)決定而與負(fù)載及信號(hào)源無(wú)關(guān)；2）傳輸常數(shù)丫=。+jP是描述傳輸線上導(dǎo)行波的衰減和相移的參數(shù)，其中，a和P分別稱為衰減常數(shù)和相移常數(shù)，其一般的表達(dá)式為（=J（R+jwL）（G+jwC）；3）傳輸線上電壓、電流入射波（或反射波）的等相位面沿傳播方向傳播的速度稱為相速，即VP弋；4）傳輸線上電磁波的波長(zhǎng)九與自由空間波長(zhǎng)九0的關(guān)系“泊哈。；r5 .傳輸線狀態(tài)參量輸入阻抗、反射系數(shù)、駐波比是如何定義的，有何特點(diǎn)，并分析三者之間的關(guān)系答：輸入阻抗：傳輸線上任一點(diǎn)的阻抗Zin定義為該點(diǎn)的電

4、壓和電流之比，與導(dǎo)波系統(tǒng)的狀態(tài)特性無(wú)關(guān)，乙n=Z0Z1I0，"Z0jZ1tan-z反射系數(shù)：傳輸線上任意一點(diǎn)反射波電壓與入射波電壓的比值稱為傳輸線在該點(diǎn)的反射系數(shù)，對(duì)于無(wú)耗傳輸線，它的表達(dá)式為:(z)=Z1-Z0e2N=|：1|j(NN)ZiZo駐波比：傳輸線上波腹點(diǎn)電壓振幅與波節(jié)點(diǎn)電壓振幅的比值為電壓駐波比，也稱為駐波系數(shù)。反射系數(shù)與輸入阻抗的關(guān)系：當(dāng)傳輸線的特性阻抗一定時(shí)，輸入阻抗與反射系數(shù)一一對(duì)應(yīng)，因止匕，輸入阻抗可通過(guò)反射系數(shù)的測(cè)量來(lái)確定；當(dāng)Z1=Z0時(shí)，r1=0,此時(shí)傳輸線上任一點(diǎn)的反射系數(shù)都等于0,稱之為負(fù)載匹配。駐波比與反射系數(shù)的關(guān)系：駐波比的取1-|-11值范圍是1；

5、當(dāng)傳輸線上無(wú)反射時(shí)，駐波比為1,當(dāng)傳輸線全反射時(shí)，駐波比趨于無(wú)窮大。顯然，駐波比反映了傳輸線上駐波的程度，即駐波比越大，傳輸線的駐波就越嚴(yán)重。6 .簡(jiǎn)述傳輸線的行波狀態(tài)，駐波狀態(tài)和行駐波狀態(tài)。行波狀態(tài)：行波狀態(tài)就是無(wú)反射的傳輸狀態(tài)，此時(shí)反射系數(shù)T1=0,而負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即Z1=Z0;駐波狀態(tài)：駐波狀態(tài)就是全反射狀態(tài)，也即終端反射系數(shù)|Z1-ZO/Z1+ZO|=|T1|=1行駐波狀態(tài)：當(dāng)微波傳輸線終端接任意復(fù)數(shù)阻抗負(fù)載時(shí)，由信號(hào)源入射的電磁波功率一部分被終端負(fù)載吸收，另一部分則被反射，因此傳輸線上既有行波也有純駐波，構(gòu)成混合波狀態(tài)，故稱之為行駐波狀態(tài)。7 .分析無(wú)耗傳輸線呈純駐波

6、狀態(tài)時(shí)終端可接那幾種負(fù)載，各自對(duì)應(yīng)的電壓波腹點(diǎn)分布答，終端負(fù)載為短路、開(kāi)路或純阻抗三種情況之o(1)終端負(fù)載短路時(shí)，Z=(2n+l)A/4(n=0,1,2,)處為電壓波腹點(diǎn)。(2)終端負(fù)載開(kāi)路時(shí)，z=nA/2(n=0,1,2,)處為電壓波腹點(diǎn)。終端負(fù)載為純電感jXL時(shí)，2rt +1.A;X1 ',八.-vA -)(/7 = 0,1,2 J42tZo處為波腹點(diǎn)；終端負(fù)載為純電容-jXc時(shí)，z=-arccot(屋)5=0,1,2)處為波231/口腹點(diǎn)。8 .阻抗匹配的意義，阻抗匹配有哪三者類型，并說(shuō)明這三種匹配如何實(shí)現(xiàn)?答：阻抗匹配的意義：對(duì)一個(gè)由信號(hào)源'傳輸線和負(fù)載構(gòu)成的系統(tǒng)，希

7、望信號(hào)源在輸出最大功率時(shí)，負(fù)載全部吸收，以實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的傳輸,阻抗匹配有三種類型，分別是：負(fù)載阻抗匹配、源阻抗匹配和共軟阻抗匹配。負(fù)載阻抗匹配：負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗稱之為負(fù)載阻抗匹配。此時(shí)，傳輸線上只有從信號(hào)源到負(fù)載方向傳輸?shù)娜肷洳?，而無(wú)從負(fù)載向信號(hào)源方向的反射波Q源阻抗匹配：電源內(nèi)阻等于傳輸線的特性阻抗稱之為源阻抗匹配口源阻抗匹配常用的方法是在信號(hào)源之后加一個(gè)去耦衰減器或隔離器。共輾阻抗匹配：對(duì)于不匹配電源，當(dāng)負(fù)載阻抗折合到電源參考面上的輸入阻抗等于電源內(nèi)阻的共輔值時(shí)，稱之為共軻阻抗匹配口9,負(fù)載獲得最大輸出功率時(shí)，負(fù)載與源阻抗間關(guān)系：4=7；0地史密斯圓圖是求解均勻傳輸線有關(guān)拉匹整

8、和力問(wèn)題的一類曲線坐標(biāo)圖,圖上有兩組坐標(biāo)線，即婦一化阻抗或?qū)Ъ{的實(shí)部和虛部的等值線健與反射系數(shù)的幅和模角等值線簇,所有這些等值線都是圓或圓弧，故阻抗圓圖的上半部分呈顯性，下半部分呈容性.Smith圓圖與實(shí)軸左邊的交點(diǎn)為短路點(diǎn),與橫軸右邊的交點(diǎn)為田鷺點(diǎn).Smith圓圖實(shí)軸上的點(diǎn)代表純電阻點(diǎn),左半軸上的點(diǎn)為電壓波玉一點(diǎn)，右半軸上的點(diǎn)為電壓波腹點(diǎn)。在傳輸線上負(fù)載向電源方向移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)在圓圖上應(yīng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),反之在傳輸線上電源向負(fù)載方向移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)在圓圖上應(yīng)期整匕旋轉(zhuǎn).也稱阻抗圓圖或?qū)Ъ{圓圖。導(dǎo)納圓圖可以通過(guò)對(duì)J0抗旋轉(zhuǎn)180”得到,11.TEM.TE和TM波是如何定義的？什么是波導(dǎo)的截止性？分別說(shuō)明矩

9、形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、同軸線.帶狀線和微帶線的主模是什么？答：1)TE波，TM波，TEM波是屬于電磁波的三種模式。TE波指電矢量與傳播方向垂直，或者說(shuō)傳播方向上沒(méi)有電矢量。TM波是指磁矢量與傳播方向垂直。TEM波指電矢量于磁矢量都與傳播方向垂直；2）Kc是與波導(dǎo)橫截面尺寸、形狀及傳輸模式有關(guān)的一個(gè)參量，當(dāng)相移常數(shù)3=0時(shí)，意味導(dǎo)波系統(tǒng)不再傳播，亦稱為截止，此時(shí)Kc=K,故將Kc稱為截止波數(shù)3）矩形波導(dǎo)，主模TE10模；圓波導(dǎo)，主模TE11模；同軸線，主模TEM模；帶狀線，主模TEMK;微帶線主模：準(zhǔn)TEM模。7.1)簡(jiǎn)述矩形波導(dǎo)傳輸特性的主要參數(shù)定義：相移常數(shù)，截至波長(zhǎng)，截至波數(shù)，波導(dǎo)波長(zhǎng)，相速度，

10、TE波和TM波的波阻抗相移常數(shù)和截止波數(shù)：相移常數(shù)P和截止波數(shù)kc的關(guān)系是2）相速vp:電磁波的等相位面移動(dòng)速度稱為相c、速，即Vpr rFT?3）波導(dǎo)波長(zhǎng):導(dǎo)行波的波長(zhǎng)稱為波導(dǎo)波長(zhǎng)，它與波數(shù)的關(guān)系式為、二三二122g-1-k2k24）波阻抗：某個(gè)波形的橫向電場(chǎng)和橫向磁場(chǎng)之比，即Z音Ht8 .導(dǎo)波系統(tǒng)中工作波長(zhǎng)與波導(dǎo)波長(zhǎng)的區(qū)別。答：導(dǎo)行波的波長(zhǎng)稱為波導(dǎo)波長(zhǎng)，用入g表示,它與波數(shù)的關(guān)系式為2K2/1其中，2兀/k為工作波長(zhǎng)。9 .為什么空心的金屬波導(dǎo)內(nèi)不能傳播TEM波？空心金屬波導(dǎo)內(nèi)不能存在TEM波。這是因?yàn)椋喝绻麅?nèi)部存在TEM波，則要求磁場(chǎng)完全在波導(dǎo)的橫截面內(nèi)，而且是閉合曲線。有麥克斯韋第一方

11、程可知，閉合曲線上磁場(chǎng)的積分等于與曲線相交鏈的電流。由于空心金屬波導(dǎo)中不存在軸向即傳播方向的傳導(dǎo)電流，故必要求有傳播方向的位移電流，由唯一電流的定義式可知，要求一定有電場(chǎng)存在，顯然這個(gè)結(jié)論與TEM波的定義相矛盾，所以，規(guī)則金屬內(nèi)不能傳輸TEM波。10 .圓波導(dǎo)中的主模為TE11模,軸對(duì)稱模為TM01模,低損耗模為TE01模。11.說(shuō)明圓波導(dǎo)中TE01模為什么具有低損耗特性。答：TE)1模磁場(chǎng)只有徑向和軸向分量，故波導(dǎo)管壁電流無(wú)縱向分量，只有周向電流。因此當(dāng)傳輸功率一定時(shí)，隨著頻率升高，管壁的熱損耗將單調(diào)下降，故其損耗相對(duì)其它模式來(lái)說(shuō)是低的，故可將工作在TA模的圓波導(dǎo)用于毫米波的遠(yuǎn)距離傳輸或制作

12、高Q值的諧振腔。12 .什么叫模式簡(jiǎn)并現(xiàn)象？矩形波的和圓波導(dǎo)的模式簡(jiǎn)并有何異同？答：波導(dǎo)中的電磁波是各種TMmn模和TEmn模的各種線性組合，m為X方向變化的半周期數(shù)，n是y方向變化的半周期數(shù)；如過(guò)當(dāng)兩個(gè)模式TMmn和TEmn的截止波長(zhǎng)相等時(shí)，也就說(shuō)明這兩種模式在矩形波導(dǎo)里出現(xiàn)的可能性相同，這種現(xiàn)象就叫做簡(jiǎn)并。13 .圓波導(dǎo)中波型指數(shù)m和n的意義是什么？圓波導(dǎo)中單模傳輸?shù)臈l件是什么？答：m表示場(chǎng)沿圓周分布的整波數(shù)，n表示場(chǎng)沿半徑分布的最大值個(gè)數(shù)。圓波導(dǎo)中單模傳輸?shù)臈l件：一一，一二14 .波導(dǎo)激勵(lì)的方法有：電激勵(lì).磁激勵(lì).電流激勵(lì)。15 .微波集成傳輸線的特點(diǎn)及分類。答：特點(diǎn)：體積小、重量輕、性

13、能優(yōu)越、一致性好、成本低；具有平面結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整單一平面尺寸來(lái)控制其傳輸特性。分類：準(zhǔn)TEM波傳輸線，主要包括微帶傳輸線和共面波導(dǎo)等；非TEM波傳輸線，主要包括槽線、鰭線等；開(kāi)放式介質(zhì)波導(dǎo)傳輸線，主要包括介質(zhì)波導(dǎo)、鏡像波導(dǎo)點(diǎn)；半開(kāi)放式介質(zhì)波導(dǎo)，主要包括H形波導(dǎo)、G形波導(dǎo)等。16 .帶狀線傳輸主模TEM莫時(shí)，必須抑制高次模TE模和TM模；微帶線的高次模有波導(dǎo)橫式和表面波模式。17 .微帶線的特性阻抗隨著w/h的增大而減小。相同尺寸的條件下，er越大,特性阻抗越工。18 .微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)中，如何將波導(dǎo)管等效成平行傳輸線的？答：為定義任意傳輸系統(tǒng)某一參考面上的電壓和電流，作以下規(guī)定：電壓U(z)和電流

14、I(z)分別與Et和Ht成正比；電壓U(z)和電流I(z)共樂(lè)乘積的實(shí)部應(yīng)等于平均傳輸功率；電壓和電流之比應(yīng)等于對(duì)應(yīng)的等效特性阻抗值。對(duì)任一導(dǎo)波系統(tǒng)，不管其橫截面形狀如何，也不管傳輸哪種波形，其橫向電磁場(chǎng)總可以表示為：Et(x,y,z)=7ek(x,y)Uk(z)Ht(x,y,z)="hk(x,y)Ik(z)式中，ek(x,ykhkU,y)是二維實(shí)函數(shù)，代表了橫向場(chǎng)的模式橫向分布函數(shù)；Uk(z)、Ik(z)是一維標(biāo)量函數(shù)，它們反映了橫向電磁場(chǎng)各模式沿傳播方向的變化規(guī)律。19 .列出微波等效電路網(wǎng)絡(luò)常用有5種等效電路的矩陣表示，并說(shuō)明矩陣中的參數(shù)是如何測(cè)量得到的。答：(1)阻抗參量U產(chǎn)

15、乙JU2=Z21貝UZu=71Z21=U1112HI1I-當(dāng)端口開(kāi)路時(shí)，I2=0,網(wǎng)絡(luò)阻抗參量方程變?yōu)椋?1U1"/U2=Z22I2當(dāng)端口開(kāi)路時(shí)，I1=0,為：網(wǎng)絡(luò)附Y(jié)1(2)導(dǎo)納參獨(dú)Y221Y12I1=Y1UI2-Y21U1則Y1=I1Y21-U1U2zz0當(dāng)端口短路時(shí),為：U2=0,網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納參量方程變I1=Y2U2I2=Y22U2當(dāng)端口短路時(shí),為：U1=0,A22.|I_-I2U1=AMI1=amI2=0I1U2I2=0當(dāng)端口開(kāi)路時(shí),I2=0,網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移參量方程變?yōu)?U1-AI2J-1211=A222i3當(dāng)端口短路時(shí),為：U2=0,網(wǎng)絡(luò)t移鋁也程變q1l一12八旦A11:端口開(kāi)路時(shí)

16、，端口到端口電壓傳輸系數(shù)的倒數(shù)；A21:端口開(kāi)路時(shí)，端口與端口之間的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納；A22:端口短路時(shí)，端口到端口電流傳輸系數(shù)的倒數(shù)；A12:端口短路時(shí)，端口與端口之間的轉(zhuǎn)移阻抗。S11S12S二S21S22(4)散射矩陣當(dāng)端口接匹配負(fù)載時(shí), 程變?yōu)椋篽 = S1alb2 = S21al貝 U a =9S21 ="a a2 日a1 a2 田a2=0,網(wǎng)絡(luò)散射參量方bi-S2a2當(dāng)端口接匹配負(fù)載時(shí),a1 = 0)網(wǎng)雷散射蓼211t茯程變?yōu)椋篠參量各參數(shù)的物理意義為：S11:端口接匹配負(fù)載時(shí), 數(shù)；S21:端口接匹配負(fù)載時(shí), 波的傳輸系數(shù)；S22:端口接匹配負(fù)載時(shí), 數(shù)；端口的反射系端口到端口

17、端口的反射系S12:端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口與端口& = Tib ,工2a2b2 =T21b2 T22a2波的傳輸系數(shù)(5)傳輸矩陣當(dāng)用al、bl作為輸入量,a2、b2作為輸出量,此時(shí)有以下線性方程：b2S2i= ai20.雙口網(wǎng)絡(luò)中S尸aia2bi2i.S參數(shù)如何測(cè)量。答：對(duì)于互易雙端口網(wǎng)絡(luò)，Si2=S21,故只要測(cè)量求得S11、S22及S12三個(gè)量就可以了。設(shè)終端負(fù)載阻抗為Z1,終端反射系數(shù)為rh則有:a2=b)代入bi-Snai+Si2a2Lb2=S2iai+S22a2bl = SnaiS12- i b2b2 = S2iai，S22 - l b2輸入端參考面處的反射系數(shù)為bics2

18、2i-in二一二Si'-一aiS22-1令終端短路、開(kāi)路和接匹配負(fù)載時(shí)，測(cè)得的輸入端反射系數(shù)分別為N。和小代入上式解得：S222（ 一 m - s）（-。- m） o - 2- m . s-o-s22 .多口網(wǎng)絡(luò)S矩陣的性質(zhì)：網(wǎng)絡(luò)互易有ST=S，網(wǎng)絡(luò)無(wú)耗有S+S=I網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱時(shí)有Si=j23 .簡(jiǎn)述微波元器件中有源元器件和無(wú)源元器件在微波電路中的作用。答：阻抗匹配元器件是用于調(diào)整傳輸系統(tǒng)與終端之間的阻抗匹配元件，它們的作用是為了消除反射，提高傳輸效率，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。主要包括螺釘調(diào)配器、多階梯阻抗變換器及漸變性變換器等。24 .微波元器件按照變換性質(zhì)分為線性互易元器件,線性非互易元器件，

19、非線性元器件。25 .阻抗匹配元器件的定義，作用，并舉例說(shuō)明有哪些阻抗匹配元件。答：阻抗匹配元器件是用于調(diào)整傳輸系統(tǒng)與終端之間的阻抗匹配元件，它們的作用是為了消除反射，提高傳輸效率，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。主要包括螺釘調(diào)配器、多階梯阻抗變換器及漸變性變換器等。0e<j26 .寫出理想的雙口兀件的S矩陣，理想發(fā)減器的S=0le,理想相移器0一,理想隔離器S=，001110一27 .功率分配元器件的定義，并舉例說(shuō)明有哪些？答：將一路微波功率按比例分成幾路的元件稱為功率分配元件，主要包括定向耦合器、功率分配器以及各種微波分支器件。28.簡(jiǎn)述雙分支定向耦合器的工作原理，并寫出3dB雙分支定向耦合器的S矩

20、陣答：假設(shè)輸入電壓信號(hào)從端口“”經(jīng)A點(diǎn)輸入，則到的D點(diǎn)的信號(hào)有兩路，一路由分支線直達(dá)，其波行程為入g/4,另一路由AfB-C-D,波行程為3入g/4,；故兩條路徑到達(dá)的波行程差為入g/2,相應(yīng)的相位差為兀，即相位相反。因此若選擇合適的特性阻抗，使到達(dá)的兩路信號(hào)的振幅相等，則端口“”處的兩路信號(hào)相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)隔離。同樣由A-C的兩路信號(hào)為同相信號(hào)，故在端口“”有耦合輸出信號(hào)，即端口“”為耦合端。耦合端輸出信號(hào)的大小同樣取決于各線的特性阻抗。一0j1011j001S=-7V2100j_01j0_29 .簡(jiǎn)述E-T和H-T分支的主要區(qū)別，并畫出它們的等效電路。答：E-T和H-T分支都是在主波導(dǎo)寬

21、邊面上的分支，其軸線平行于主波導(dǎo)的TE10模的電場(chǎng)方向，不同點(diǎn)在于E-T分支相當(dāng)于分支波導(dǎo)與主波導(dǎo)串聯(lián)，而H-T分支相當(dāng)于并聯(lián)于主波導(dǎo)的分支線。1-17£的T顯分支儲(chǔ)樹(shù)殿等效電路國(guó)5 - IK H-T分支儀構(gòu)段等致電跳30 .簡(jiǎn)述天線的定義和功能答：用來(lái)輻射和接收無(wú)線電波的裝置稱為天線基本功能：1）天線應(yīng)能將導(dǎo)播能量盡可能多地轉(zhuǎn)31.簡(jiǎn)述天線近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的特點(diǎn)變成電磁波能量；2）天線具有方向性；3）天線有適當(dāng)?shù)臉O化。4）天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。近場(chǎng)區(qū)：在近區(qū),電場(chǎng)E0和Er與靜電場(chǎng)問(wèn)題中的電偶極子的電場(chǎng)相似,磁場(chǎng)H（）和恒定電流場(chǎng)問(wèn)題中的電流元的磁場(chǎng)相似，所以近區(qū)場(chǎng)稱為準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)；

22、由于場(chǎng)強(qiáng)與1/r的高次方成正比，所以近區(qū)場(chǎng)隨距離的增大而迅速減小，即離天線較遠(yuǎn)時(shí)，可認(rèn)為近區(qū)場(chǎng)近似為零。 電場(chǎng)與磁場(chǎng)相位相差90,說(shuō)明玻印廷矢量為虛數(shù)，也就是說(shuō)，電磁能量在場(chǎng)源和場(chǎng)之間來(lái)回振蕩，沒(méi)有能量向外輻射，所以近區(qū)場(chǎng)又稱為感應(yīng)場(chǎng)。E=/"叫sin妒好乩=/且疝陽(yáng)加&/“，2”遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)：在遠(yuǎn)場(chǎng)，點(diǎn)基本振子的場(chǎng)只有E0和H4兩個(gè)分量，它們?cè)诳臻g上相互垂直，在時(shí)間上同相位，所以其玻印亭矢量S=1EXH是實(shí)數(shù)，且指向r2方向。這說(shuō)明電基本振子的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)是一個(gè)沿著徑向向外傳播的橫電磁波，故遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)又稱輻射場(chǎng)。E0/H°=刀=（以0/e0）1/2=120兀（Q）是一個(gè)常數(shù)，即等

23、于煤質(zhì)的本征阻抗，因而遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)具有與平行波相同的特性。輻射場(chǎng)的強(qiáng)度與距離成反比，隨著距離的增大，輻射場(chǎng)減小。這是因?yàn)檩椛鋱?chǎng)是以球面波的形式向外擴(kuò)散的，當(dāng)距離增大時(shí)，輻射能量分布到更大的球面面積上。在不同的方向上，輻射強(qiáng)度不相等。這說(shuō)明電基本振子的輻射是有方向性的。32.天線的電參數(shù)有哪些?答：天線的電參數(shù)有：主瓣寬度、旁瓣電平、前后比、方向系數(shù)。33.電基本振子的歸一化方向函數(shù)Fe*二|sin9|，方向系數(shù)D=1.5,輻射電阻Ry=80冗2（-）2,3dB波瓣寬度2日0.5=嵬.34.試畫出沿z軸放置電基本振子的E平面和H平面的方向圖。（a）圖為電基本振子E平面方向圖（b）為電基本振子H平面方向

24、圖35 .解釋天線的方向圖，以及E面和H面？答：如果將作為空間角度q和f函數(shù)的天線方向性函數(shù)以圖形的形式表示出來(lái)，則稱為方向圖或方向性圖。E面：包含最大輻射方向，電場(chǎng)矢量所在的平面（由電場(chǎng)強(qiáng)度方向和最大輻射方向構(gòu)成的平面），H面：包含最大輻射方向，磁場(chǎng)矢量所在的平面稱為（由磁場(chǎng)方向和最大輻射方向構(gòu)成的平面）。36 .簡(jiǎn)述什么是天線的極化，極化的分類？答：天線的極化是天線在最大輻射方向上輻射場(chǎng)的極化，一般是指輻射電場(chǎng)的空間取向。輻射場(chǎng)的極化是指在空間某一固定位置上電場(chǎng)矢量端點(diǎn)隨時(shí)間運(yùn)動(dòng)的軌跡。根據(jù)軌跡形狀不同,可分為線極化、圓極化和橢圓極化。線極化：電場(chǎng)矢量沿著一條線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。線極化分為水平極

25、化和垂直極化。圓極化：電場(chǎng)矢量的大小不變，其末端做圓周運(yùn)動(dòng)。分為左旋圓極化和右旋圓極化。橢圓極化：電場(chǎng)矢量大小隨時(shí)間變化，其末端運(yùn)動(dòng)的軌跡是橢圓。分為左旋橢圓極化和右旋橢圓極化。37 .簡(jiǎn)述波瓣寬度答：波瓣寬度是衡量天線的最大輻射區(qū)域的尖銳程度的物理量。通常它取方向圖主瓣兩個(gè)半功率點(diǎn)之間的寬度，在場(chǎng)強(qiáng)方向圖中，等于最大場(chǎng)強(qiáng)的1/拒兩點(diǎn)之間的寬度，稱為半功率波瓣寬度；有時(shí)也將頭兩個(gè)零點(diǎn)之間的角寬作為主瓣寬度，稱為零功率波瓣寬度。38 .從接收角度講，對(duì)天線的方向性有哪些要求？答：1）主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾，但如果干擾與有用信號(hào)來(lái)自同一方向，即使主瓣寬度很窄，也不能抑制干擾，另一方面當(dāng)來(lái)波方

26、向易于變化時(shí)，主瓣太窄難以保證穩(wěn)定的接收，如何選擇主瓣寬度，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。2) 旁瓣電平盡可能低，在任何情況下，都希望電平盡可能地低。3) 要求天線方向圖中，最好有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化時(shí)，零點(diǎn)方向也隨之改變，以抑制干擾，這也稱為零點(diǎn)自動(dòng)形成技術(shù)39. 什么是衰落？簡(jiǎn)述引起衰落的原因。答：所謂衰落，一般是指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏。引起衰落的原因大致分為兩大類：吸收性衰落和干涉型衰落。吸收性衰落：由于傳輸煤質(zhì)電參數(shù)的變化，使得信號(hào)在煤質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化，如大氣中的云霧等都對(duì)電波有吸收作用，由于氣象的隨機(jī)性，因而這種吸收的強(qiáng)弱也有起伏，形成

27、信號(hào)的衰落。干涉型衰落：由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的信號(hào)幅度和相位的隨機(jī)起伏稱為干涉型衰落。40. 什么是波長(zhǎng)縮短效應(yīng)？試簡(jiǎn)要解釋其原因。對(duì)稱振子上的相移常數(shù)3大于自由空間的波數(shù)k,亦即對(duì)稱振子上的波長(zhǎng)短于自由空間波長(zhǎng)，這是一種波長(zhǎng)縮短現(xiàn)象。對(duì)稱振子輻射引起振子電流衰減，使振子電流相速減小，相移常數(shù)3大于自由空間的波數(shù)k,致使波長(zhǎng)縮短；由于振子導(dǎo)體有一定半徑，末端分布電容增大（稱為末端效應(yīng)），末端電流實(shí)際不為零，這等效于振子長(zhǎng)度增加，因而造成波長(zhǎng)縮短。振子導(dǎo)體越粗，末端效應(yīng)越顯著，波長(zhǎng)縮短越嚴(yán)重。41 .證明方向性系數(shù)D=F2*sin【did39D=-月=K8G(a處.J；&(為浮、*d(

28、%。=白4J； Sg4疝3d闞盧伊M二3乂仇族)_石2(2。)9產(chǎn)aumaxJmasy函力工WJS(6Ms由.期4笈："，2明后雨田°°214工4萬(wàn)J：工 F“仇" sinedBd。42 .對(duì)稱振子天線在臂長(zhǎng)等于多少時(shí)方向性最好?答:h=入時(shí)，方向系數(shù)最好43 .半波對(duì)稱振子的方向系數(shù)：1.64。44 .半波振子的200.5=78.20。45 .天線的有效面積答：有效接收面積是衡量一個(gè)天線接收無(wú)線電波能力的重要指標(biāo)。它的定義為：當(dāng)天線以最大接收方向?qū)?zhǔn)來(lái)波方向進(jìn)行接收時(shí)，接收天線傳送到匹配負(fù)載的平均功率為PLmax,并假定此功率是由一塊與來(lái)波方向相垂直的

29、面積所截獲則這個(gè)面積就稱為接收天線的有效接收面積記為Ae,即有式中，Sav為入射到天線上電磁波的時(shí)間平均功率流密度，其值為46 .簡(jiǎn)述天線增益的定義。答：天線增益是這樣定義的。即輸入功率相同時(shí)，某天線在某一方向上的遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生的功率流密度S1與理想點(diǎn)源（無(wú)方向性）天線在同一方向同一距離處產(chǎn)生的功率流密度S0的比值，稱為該天線在該方向上的增益系數(shù)，簡(jiǎn)稱增益，常用G表示。47 .寫出陣列天線的方向圖乘積定理，并作說(shuō)明。答:Ei = 2EmriF(»cos 2由上式可得到如下結(jié)論：在各天線元為相似元的條件下，天線陣的方向圖函數(shù)是單元因子A_pLmaxSav與陣因子之積。這個(gè)特性稱為方向圖乘積定

30、理。式中，|F。町稱為元因子;兀因子表GSmax =SOG =Pn0EmaxPin = Pin 00示組成天線陣的單個(gè)Pn= Pn 0PnEmaxEo輻射元的方向圖函數(shù)，其值僅取決于天線元本身的類型和尺寸。它體現(xiàn)了天線元的方向性對(duì)天線陣方向性的影響。陣因子表示各向同性元所組成的天線陣的方向性，其值僅取決于天線元本身的類型和尺寸。它體現(xiàn)了天線元的方向性對(duì)天線陣方向性的影響。53.采用天線陣可增強(qiáng)方向性，其主要原理是什么？答：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。構(gòu)成天線陣的輻射單元稱為天線元或陣元。天線陣的輻射場(chǎng)是各天線元所產(chǎn)生場(chǎng)的矢量疊加，只要各天線元上的電

31、流振幅和相位分布滿足適當(dāng)?shù)年P(guān)系，就可以得到需要的輻射特性。二課后習(xí)題1.4有一特性阻抗為Z0=50。的無(wú)耗均勻傳輸線，導(dǎo)體間的媒質(zhì)參數(shù)為邑=2.25,4:1,終端接有&=1。的負(fù)載。當(dāng)/nlOOM/Zz時(shí)，其線長(zhǎng)度為4/40試求：（1）傳輸線實(shí)際長(zhǎng)度二（2）負(fù)載終端反射系數(shù)：（3）輸入端反射系數(shù)；（4）輸入端阻抗。5、a夫人l2*-qc/3乂10*/100x10"-解(】)傳輸線上的波長(zhǎng)：2=.=2m算后V225因而，傳輸線的實(shí)際長(zhǎng)度：/=&/4=2/4=0.5用7_71-5049（2）終端放射系數(shù)為:=芻，i二m二一竺'Z/+Z。1+505149一2了449

32、(3)輸入端的反射系數(shù)為：r.n=r(e-j2fii=-eA'=5151(4)輸入阻抗：Z=Z(1匕匚皿=501+49/51:2500Q閉”-晨1-49/51L6設(shè)某一均勻無(wú)耗線特性阻抗為4=50Q,終端接有未知負(fù)載Z”現(xiàn)在傳輸線上測(cè)得電壓最大值和最小值分別為lOOmV和20mV,第一個(gè)電壓波節(jié)點(diǎn)的位置離負(fù)載北出=Z/3試求該負(fù)載阻抗解:根據(jù)駐波比定義:p = lJ = = 5U .| mn20反射系數(shù)的模值；=2二1=2二1=2'p+5+13由電壓波節(jié)點(diǎn)離負(fù)載的位置：7.=+-=-1nm4兀'432j-求的負(fù)載反射系數(shù)的相位劭二乃/3,所以二©'負(fù)載

33、阻抗為：Z,=乙匕二二5（?十2小二型+300x2=g24Z64r-，1-2/3377LIO特性阻抗乙=1500的均勻無(wú)耗傳輸線，終端接行負(fù)載ZJ=250+00打，用丸/4的阻抗變換器實(shí)現(xiàn)阻抗四配.試求幾14阻抗變換器的特性阻抗7切及離終端距離L解:負(fù)載反射系數(shù):+J= 0.343/0.54 1717_Zf-Z0_250+jlOQ-150l-25O+jlOO+150第個(gè)波腹點(diǎn)離負(fù)載距離；f,=x0.54=0.04310,29ZHluXIJ4”即在距離負(fù)載0.0432的位置插入4枝節(jié)的阻抗變換器，可實(shí)現(xiàn)匹配第二種解；第一個(gè)波節(jié)點(diǎn)離負(fù)載距離：&1tl=x0.54+-=0.293A4邦4即在

34、距離負(fù)載0.2932的位宜插入九/4枝節(jié)的阻抗變換器，可實(shí)現(xiàn)匹配Z01=JZzZ/q=Zq/4P=i°4-9C1.12在特性阻抗為600c的無(wú)耗雙導(dǎo)線上測(cè)得|磯2二200匕|口仁二40九第一個(gè)電壓波節(jié)點(diǎn)的位置"住1二°15九求負(fù)載用并聯(lián)枝節(jié)進(jìn)行匹配，求出枝節(jié)的位置和長(zhǎng)度口mEI!二32=5,可得反射系數(shù)的模值40p-5-12'p+15+13由電氏;皮比點(diǎn)高伉我的位置,：=<.9.-=0.15/,.442可得轉(zhuǎn)=0.4產(chǎn)，所以,=§2一網(wǎng)*負(fù)載阻抗為：4=4拌=322.90-/73692。（2）并聯(lián)技節(jié)接入位置離負(fù)載的距離d和并聯(lián)短路枝節(jié)的長(zhǎng)

35、度L=4蜘山口1 2笈- + 0.152 = 0.222£=arctan-1=arctan十一二0.42/1-p21-52另外一組解:d,=-arctan+0.152=0.082L-arctan'"=3Tleton=0-08N1目1-51.13-均勻無(wú)耗傳瑜線的特性阻抗為=7(1C,負(fù)載阻抗為Zj=70+jl40Q.工作波長(zhǎng)2=20cm。試計(jì)彈串聯(lián)枝節(jié)匹配器的位置和長(zhǎng)度.解:負(fù)載反射系數(shù):，=混=船磊"+”經(jīng)駐波比:串聯(lián)枝節(jié)距離負(fù)載的位置；d=arctan+例=25cm2ttqp4漕串聯(lián)短路枝節(jié)長(zhǎng)度工/,=arctan=3.52國(guó)4p第二組解；串聯(lián)枝節(jié)距離

36、負(fù)載的位置,出二4arctan二+幺的=02笈yjp4-t串聯(lián)短路枝節(jié)長(zhǎng)班工A=-arctani+-=6.48<7fl2不4p2U7.特性阻抗為50n的無(wú)耗傳輸線，終端接阻抗為Z,=25+J750的負(fù)載.采用單井聯(lián)短路支節(jié)建配。使用Smith畫圖和公式計(jì)算兩種方法求支節(jié)的位置和長(zhǎng)度.解：負(fù)載反射系數(shù)廣導(dǎo)二貂/邛邛產(chǎn)”駐波比:p :l+|r|_1+V5/3_14+675”|53一4并聯(lián)枝節(jié)接入位置離負(fù)載的距離4=W-arctan，=+Z-的+-=03962A2抹yp4開(kāi)4并聯(lián)短路枝節(jié)的長(zhǎng)度4=arctan五一3l-p2另一組解:并聯(lián)枝1,接入位置離負(fù)我的距離必_3|J7=arctan+ 仍

37、 += 0.2SA2床詬 4寓4并聯(lián)短路枝節(jié)的長(zhǎng)度4=-arclan=0.067Al-p2.3矩形波導(dǎo)械面尺寸為ax6=23rumx10mm波導(dǎo)內(nèi)充滿空氣，信號(hào)源頻率為】0叫，試求，（1）波導(dǎo)中可以傳播的模式,（2）該模式的裁止波長(zhǎng)久、相移常效力、波導(dǎo)波長(zhǎng)小，相速匕*解（1）由信號(hào)源頻率可求得其波長(zhǎng)為:入=與=3.”=30nlm/lOxlO9矩形波導(dǎo)中，嗚C7£州的截止波長(zhǎng)為:=2u = 46nvn=u = 23m 卅可見(jiàn),波導(dǎo)中只能傳輸7rHi模.（2） 丁£。的截止波長(zhǎng)為:相移常數(shù);=ji=LL.-396x10*/5PPB波導(dǎo)波長(zhǎng):2tt158,77=39.57/打加Z

38、7矩形波導(dǎo)裁面尺寸為66=60mmx30mm,波導(dǎo)內(nèi)充滿空氣,信號(hào)源頻率為3GH.工作在主模，試求該波導(dǎo)能承受的最大功率是多少?解工由信號(hào)源頻率可求得其波長(zhǎng)為:能承受的最大功率:&=0.6abli-(y)2=0.6x6x3xl-(j)2=5.97MW(注意單位的匹配）2h10已知期一波導(dǎo)的'4為a10mm.試求：傳愉模的叩恨傳糖指:?在u,b不變情況卜如何4隨獲H更寬的相帶？解J_Algt2以一46tiitn*工j忙一口一23Turn自23mmA16mm時(shí)單模傳峨.因此單模匚作鋤平,23mm*<16turn/即6.5GHz</<13（；Hi!二加載.L要是使第

39、一高次模與1模的理止峽率間做加大,野波導(dǎo)就是一種“2.14為什么一般矩形（主模工作條件下）測(cè)量線探針開(kāi)槽開(kāi)在波導(dǎo)寬壁的中心線上？答：一般矩形（主模工作條件下）測(cè)量線探針開(kāi)槽開(kāi)在波導(dǎo)寬壁的中心線上，是波導(dǎo)中有傳導(dǎo)電流，把槽開(kāi)在寬壁的中心線上不會(huì)切斷管壁電流，保證了管壁電流暢通，不至于引起波導(dǎo)內(nèi)的電磁波的反射。4.2試求下圖所示網(wǎng)絡(luò)的A矩陣,并求不引起附加反射的條件&解：網(wǎng)絡(luò)可以分解成3個(gè)子網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)的A矩陣為:陽(yáng) windcos 0 - Z0Z?0 sin 01o-ir廣。gsyzosin介ria-/&儂日J(rèn)Lacosff-Z0smffjlZcos8+j5iii0-Zo-/用

40、4sinH由A矩陣nJ得輸入阻抗為:ZAZS+B4cos0=N'/qsin8+R。sm030CZj+Dj2Z6Zjcos0+7sin/Z電-sincqs0-金氏sin0不引起反射的條件；4二4z%可推出：»2cost*Zo sin 6B=4.1試求圖不終端接陽(yáng)配負(fù)載時(shí)的輸入也抗，井求出輸入瑞匹配的條件“0IITII043jx%解:終端按匹配負(fù)載乙）時(shí)的輸入阻抗為：（4十七力芯zji-+yA-4）Z,=+=s-科4匹不引起反射的條件；4=/從而求得乂=1+1方2B一般可取XnZo/nl/加5設(shè)某系統(tǒng)如題4.5圖所示，雙口網(wǎng)絡(luò)為無(wú)耗互易對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)，在終端參考面，處接匹配負(fù)載；測(cè)得距

41、參考面外距離乙=0/254處為電壓波節(jié)點(diǎn)，駐波系數(shù)為L(zhǎng)5,試求讀雙口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣.解工參考面七處的反射系數(shù)，其模值和相位如下，|r| = = o.2,言敏十號(hào)= o252，電=-殳 中.O因此，有:r = -；o,2由（5）參數(shù)的定義知：$= /0 2根據(jù)網(wǎng)絡(luò)互易：St=h + jh，網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱：%=S" = -02。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)無(wú)耗的性質(zhì)；sf 5卜/得到以下兩個(gè)方程: kC&i即M=n.9g，所以;卜川弁+h + /f =1=yO.2x a + jb)+S-加 x (- /ON) = 0b = 0.9g8 = 0$ =-7 020.980.98- J0,24.6試求如圖所示所

42、示網(wǎng)絡(luò)的5矩陣.由矩陣可得S矩陣為:2(ad fc)» + d 一 口 一c4,7求如圖所示網(wǎng)絡(luò)的S矩陣小鮮：該網(wǎng)絡(luò)的歸一化拉眸為T8sqj sin ay sin 4cos 4I；:DZjsin 反85名cos(0t +flj) + jYsin d cos %ysin( + 4)+ V cos cus %fsin(g + %)一 J sin g sin 02cos( 0x + 仇)+ jY cos g sin 仇由矩陣可得冏矩陣為上2(ad -be b ¥ d - a - c1一/"W】，2 + P)J 謫雁 22+r2 一7通用卜 b2r科+%)fc2+ry工徹2+Y設(shè)雙口網(wǎng)絡(luò)兇己知,終端接有負(fù)載石,如圖所