【電光】南理工2005年《微波技術(shù)》A卷(附答案)

1、南京理工大學(xué)課程考試試卷（教師組卷、存檔用）課程教學(xué)大綱編號： 0428903 課程名稱： 微波技術(shù) 學(xué)分： 3 試卷編號： 001 考試方式： 閉卷筆試 考試時間：120 分鐘 滿分分值： 100分 組卷年月： 2005.6. 組卷教師：車文荃，戴永勝 審定教師： 陳如山 一. 簡答題 (15分)1. 襯底集成矩形波導(dǎo)（Substrate-Integrated rectangular Waveguide，SIRW）有何優(yōu)點(diǎn)？在設(shè)計(jì)SIRW時應(yīng)遵循的原則是什么？2. 試列出微帶線中可能存在的所有損耗。3. 和微帶線相比，共面波導(dǎo)（Coplanar Waveguide, CPW）有何優(yōu)點(diǎn)？4.

2、在定義微波網(wǎng)絡(luò)的參考面時，應(yīng)該注意哪幾點(diǎn)？. 在圖1所給的Smith圓圖中，(1)最外圈的大圓上任意一點(diǎn)的電壓反射系數(shù)大小為多少？其中A，B，C，D四點(diǎn)分別對應(yīng)何種終端負(fù)載？此時傳輸線上傳輸?shù)氖鞘裁葱问降牟ǎㄐ胁ǎv波or行駐波）？(2)中心點(diǎn)的駐波系數(shù)為多少？此時的負(fù)載情況如何？ABCD 圖1. Smith 圓圖二. 圖2為一個四分之一波長的同軸諧振腔(coaxial resonance cavity)的縱剖面示意圖。(15分) ab 圖2 試確定同時滿足以下兩個條件時該諧振腔的幾何尺寸a和b的取值范圍。a為同軸內(nèi)導(dǎo)體半徑，b為同軸外導(dǎo)體半徑。（設(shè)工作頻率為f0=10GHz）(1) 同軸線內(nèi)

3、無高次模傳輸；(2) 同軸腔能承受的功率容量最大。* 提示：TE11模為同軸線內(nèi)的第一高次模，其截止條件為：三. 假設(shè)有一電阻性負(fù)載, 欲使其與的傳輸線相匹配，采取的方法是在二者之間另加一段傳輸線。設(shè)工作頻率為，試確定：（10分）(1) 該傳輸線的特性阻抗；(2) 該傳輸線的長度。四. 試設(shè)計(jì)一個功率分配比為2:1的威爾金森 (Wilkson)功率分配器。已知輸入輸出端的特性阻抗均為。假設(shè)工作頻率為，微帶襯底的有效介電常數(shù)為。（20分） (1) 確定兩個分支的特性阻抗Z1和Z2； (2) 確定兩個分支的長度； (3) 確定隔離電阻的阻值。五. 圖3為-3dB積分混合環(huán)（Quadrature H

4、ybrid）的結(jié)構(gòu)示意圖。(15分) 圖3(1) 現(xiàn)假設(shè)1端口為輸入端口，試分別指出直通端口，耦合端口和隔離端口。(2) 假設(shè)四個端口的功率分別為P1, P2, P3, P4, 用以上給出的功率定義以下幾個參數(shù)：耦合系數(shù)（Coupling Coefficient）隔離度 (Isolation) 方向性 (Directivity)(3) 寫出該積分混合環(huán)的參數(shù)矩陣，并給出大致的物理解釋。六. 微波器件的散射參數(shù)可以用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到, 其外部特性便可以用散射參數(shù)來表示。下面是測量所得的某帶通濾波器通帶內(nèi)的S-參數(shù): (15分)根據(jù)此S-參量, 請確定該濾波器的如下外部特性參量:(1) 插入

5、相移q;(2) 輸入駐波比;(3) 插入衰減(dB). 七. 圖 4 所示為無耗傳輸線，試用Smith圓圖求以下參量：（10 分）(1) 傳輸線上的駐波比和終端負(fù)載處的電壓反射系數(shù)；(2) 該傳輸線的輸入阻抗；(3) 若相鄰兩波節(jié)點(diǎn)的間距為60mm, 試求終端負(fù)載到第一個電壓波腹點(diǎn)和第一個電壓波節(jié)點(diǎn)的實(shí)際距離；Zin ÞL= 0.4lZL=50+j50WZ0=50W 圖4微波技術(shù)試題答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一 簡答題（15分，每題3分）1 制作簡單，緊湊的平臺，與平面電路的連接比較簡單，低成本，高Q值，功率容量大，體積小，重量輕，集合了矩形波導(dǎo)和微帶線的雙重優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)遵循的原則是：，。其中d是金

6、屬柱的直徑，p是相鄰兩金屬柱的間距。2 微帶線中的損耗：導(dǎo)體損耗，介質(zhì)損耗，輻射損耗以及表面波損耗。3 （1）提供鐵氧體非互易器件所需的圓極化射頻磁場； （2）較容易實(shí)現(xiàn)有源器件的放置； （3）特性阻抗與襯底厚度無關(guān)。4 （1）單模傳輸時參考面上只考慮主模場強(qiáng)，因此參考面應(yīng)選在遠(yuǎn)離不連續(xù)的地方。 （2）參考面必須與波傳輸方向垂直，使場的橫向分量與參考面共面以便與之對應(yīng)的參考面上的電壓，電流有明確定義。5 （1）最外圈的電壓反射系數(shù)為1。A，B，C，D分別對應(yīng)開路負(fù)載，短路負(fù)載，感性負(fù)載以及容性負(fù)載。此時傳輸線上傳輸?shù)氖邱v波。 （2）中心點(diǎn)的駐波系數(shù)為1，此時接匹配負(fù)載。二 （分）（1）無高次模

7、傳輸：； （2）功率容量最大:；(3) 因?yàn)橥S線左端開路，為防止能量輻射，因此圓波導(dǎo)應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)：。工作頻率f0=10GHz，所以工作波長，根據(jù)上面三式，能夠求出:b=1.65a, a<3.6mm 。三 （分）（1）所加傳輸線構(gòu)成阻抗變換器，因此傳輸線的阻抗是 （2）傳輸線的長度：。四 （分） （1）因?yàn)?所以特性阻抗, ；（2）真空中的波長， 介質(zhì)中的波長， 所以，兩個分支的長度： （3）隔離電阻的阻值是五 （分）（1）端口2為直通端口，端口3為耦合端口，端口4位隔離端口。 （2）耦合系數(shù)：； 隔離度：; 方向性： （3）該混合環(huán)的S參數(shù)矩陣為： 端口1進(jìn)入的能量，從端口2和端口3輸出，沒有能量從端口4輸出。各端口接匹配負(fù)載，端口的反射系數(shù)為0。耦合端口輸出的信號較直通端口輸出的信號在相位上滯后90度。六 （分）（1）插入相移： （2）輸入駐波比： （3）插入衰減：七 （分）（1）負(fù)載的歸一化阻抗為，在圓圖上記為點(diǎn)A。從Smith圓圖上可以看出，駐波比，端口處的反射為，對應(yīng)的角度為(64o)。因此。 （2）從點(diǎn)A沿等反射系數(shù)圓順時針旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)B。從圓圖上可以讀出此時的歸一化