微波技術(shù)復(fù)習(xí)(答案史密斯圓圖版)

1、 微波技術(shù)與天線復(fù)習(xí)提綱（2011級） 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. 試解釋一下長線的物理概念，說明以長線為基礎(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描述？ 答：長線是指傳輸線的幾何長度與工作波長相比擬的的傳輸線；以長線為基礎(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、反射系數(shù)、傳輸系數(shù)和駐

2、波系數(shù)。3. 均勻傳輸線如何建立等效電路，等效電路中各個(gè)等效元件如何定義？ 4. 均勻傳輸線方程通解的含義 5. 如何求得傳輸線方程的解？ 6. 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） 答：傳輸線的工作特性參數(shù)主要有特征阻抗Z0，傳輸常數(shù)，相速及波長。1) 特征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,它僅由自身的分布參數(shù)決定而與負(fù)載及信號源無關(guān)；2） 傳輸常數(shù)是描述傳輸線上導(dǎo)行波的衰減和相移的參數(shù)，其中，和分別稱為衰減常數(shù)和相移常數(shù)，其一般的表達(dá)式為;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

3、稱為相速，即；4）傳輸線上電磁波的波長與自由空間波長的關(guān)系。7. 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)的電壓和電流之比，與導(dǎo)波系統(tǒng)的狀態(tài)特性無關(guān)，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)，對于無耗傳輸線，它的表達(dá)式為駐波比：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)一一對應(yīng)，因此，輸入阻抗可通過反射系數(shù)的測量來確定；當(dāng)時(shí)，=0，此時(shí)傳輸線上任一點(diǎn)的反射系數(shù)

4、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：，駐波比的取值范圍是；當(dāng)傳輸線上無反射時(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。8. 均勻傳輸線輸入阻抗的特性，與哪些參數(shù)有關(guān)？ 特性：/2重復(fù)性阻抗變換特性均勻無耗傳輸線上任意一點(diǎn)的輸入阻抗與觀察點(diǎn)的位置、傳輸線的特性阻抗、終端負(fù)載阻抗及工作頻率有關(guān)，且一般為復(fù)數(shù)，故不宜直接測量。9. 均勻傳輸線反射系數(shù)的特性 對均勻無耗傳輸線來說，任意點(diǎn)反射系數(shù)大小均相等，沿線只有相位按周期變化，其周期為，即反射系數(shù)也具有重復(fù)性。10. 簡述傳輸線的行波狀態(tài)，駐波狀態(tài)和行駐

5、波狀態(tài)。 行波狀態(tài)：行波狀態(tài)就是無反射的傳輸狀態(tài)，此時(shí)反射系數(shù)=0，而負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即Zl=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)|=1。=|=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)。 11. 什么是行波狀態(tài)，行波狀態(tài)的特點(diǎn) 行波狀態(tài)：行波狀態(tài)就是無反射的傳輸狀態(tài)，此時(shí)反射系數(shù)=0，而負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即Zl=Z0。無耗傳輸線的行波狀態(tài)有以下特點(diǎn)：沿線電壓和電流振幅不變，駐波比=1。電壓和電流在任意點(diǎn)上都同

6、相。傳輸線上各點(diǎn)阻抗均等于傳輸線特性阻抗。12. 什么是駐波狀態(tài)，駐波狀態(tài)的特性 駐波狀態(tài)就是全反射狀態(tài)，也即終端反射系數(shù)|=1。=|=1。特性：（1）產(chǎn)生全反射，沿線電壓和電流的幅值隨位置變化，具有波節(jié)點(diǎn)（零值點(diǎn)）和波腹點(diǎn)（入射波的兩倍）：短路線終端為電壓波節(jié)點(diǎn)、電流波腹點(diǎn)；開路線終端為電壓波腹點(diǎn)、電流波節(jié)點(diǎn)；端接純感（容）抗的無耗線，向源方向第一個(gè)出現(xiàn)的是電壓波腹（節(jié)）點(diǎn)；（2）沿線各點(diǎn)的電壓和電流在時(shí)間和距離位置上都有/2的相位差，因此在駐波狀態(tài)下，線上既無能量損耗，也不傳輸能量；（3）線上波節(jié)點(diǎn)兩側(cè)沿線各點(diǎn)電壓（或電流）反相，相鄰兩波節(jié)點(diǎn)之間各點(diǎn)電壓（或電流）同相；（4）沿線各點(diǎn)的輸入

7、阻抗為純電抗。13. 分析無耗傳輸線呈純駐波狀態(tài)時(shí)終端可接哪幾種負(fù)載，各自對應(yīng)的電壓電流分布 終端負(fù)載為短路、開路或純阻抗三種情況之一。（1） 終端負(fù)載短路時(shí)，z=(2n+1)/4(n=0,1,2,)處為電壓波腹點(diǎn)。（2） 終端負(fù)載開路時(shí)，z=n/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)，處為波腹點(diǎn)；終端負(fù)載為純電容-jXC時(shí)，處為波腹點(diǎn)。14. 介紹傳輸功率、回波損耗、插入損耗 傳輸線的傳輸損耗（Transmission Efficiency）為當(dāng)負(fù)載與傳輸線匹配時(shí)，即，此時(shí)傳輸效率最高，其值為，可見，傳輸效率取決于傳輸線的損耗和終端匹配情況。傳輸線的損耗分為回波損耗和

8、插入損耗。回波損耗定義為入射波功率與反射波功率之比，通常以分貝來表示，即=對于無耗線，=0，Lr與z無關(guān)，即若負(fù)載匹配，則，表示無反射波功率。插入損耗定義入射波功率和其他電路損耗（導(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗、輻射損耗）。若不考慮其他損耗，即=0，則其中，為傳輸線上駐波系數(shù)。此時(shí)，由于插入損耗僅取決于失配情況，故又稱為失配損耗?？傊?，回波損耗和插入損耗雖然都與反射信號即反射系數(shù)有關(guān)，但回波損耗取決于反射信號本身的損耗，越大，則越??；而插入損耗則表示反射信號引起的負(fù)載功率的減小，越大，則也越大。15. 阻抗匹配的意義，阻抗匹配有哪三者類型，并說明這三種匹配如何實(shí)現(xiàn)？ 阻抗匹配的意義：對一個(gè)由信號源、傳輸線

9、和負(fù)載構(gòu)成的系統(tǒng)，希望信號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、源阻抗匹配和共軛阻抗匹配。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源到負(fù)載方向傳輸?shù)娜肷洳?，而無從負(fù)載向信號源方向的反射波。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。源阻抗匹配常用的方法是在信號源之后加一個(gè)去耦衰減器或隔離器。共軛阻抗匹配：對于不匹配電源，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)阻的共軛值時(shí)，稱之為共軛阻抗匹配。16. 負(fù)載獲得最大輸出功率時(shí)，負(fù)載與源阻抗間關(guān)系： 。17. 史密斯圓圖是

10、求解均勻傳輸線有關(guān) 阻抗匹配 和 功率匹配 問題的一類曲線坐標(biāo)圖，圖上有兩組坐標(biāo)線，即歸一化阻抗或?qū)Ъ{的 實(shí)部和虛部 的等值線簇與 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，故也稱阻抗圓圖或?qū)Ъ{圓圖。導(dǎo)納圓圖可以通過對 阻抗圓圖 旋轉(zhuǎn)180得到。阻抗圓圖的上半部分呈 感 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 開路 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 節(jié) 點(diǎn)，右半軸上的點(diǎn)為電壓波 腹 點(diǎn)。在傳輸線上負(fù)載向電源方向移動時(shí)，對應(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)載方向移動時(shí)，對應(yīng)在圓圖

11、上應(yīng) 逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)。 18. TEM、TE和TM波是如何定義的？什么是波導(dǎo)的截止性？分別說明矩形波導(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，或者說傳播方向上沒有電矢量。TM波是指磁矢量與傳播方向垂直。TEM波指電矢量和磁矢量都與傳播方向垂直；2）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)=0時(shí)，意味導(dǎo)波系統(tǒng)不再傳播，亦稱為截止, 此時(shí)， 故將稱為截止波數(shù)3）矩形波導(dǎo)的主模是TE10模；圓波導(dǎo)的主模是TE11模；同軸線的主模是TEM模；帶狀線的主模是TEM模；微帶線的主模是準(zhǔn)TEM模。

12、19. 簡述述矩形波導(dǎo)傳輸特性的主要參數(shù)定義：相移常數(shù)，截至波長，截至波數(shù)，波導(dǎo)波長，相速度，TE波和TM波的波阻抗 1） 相移常數(shù)和截止波數(shù)：相移常數(shù)和截止波數(shù)的關(guān)系是2） 相速：電磁波的等相位面移動速度稱為相速，即3） 波導(dǎo)波長：導(dǎo)行波的波長稱為波導(dǎo)波長，它與波數(shù)的關(guān)系式為 4） 波阻抗：某個(gè)波形的橫向電場和橫向磁場之比，即20.導(dǎo)波系統(tǒng)中截止波長、工作波長和波導(dǎo)波長的區(qū)別。 答：導(dǎo)行波的波長稱為波導(dǎo)波長，用g表示，它與波數(shù)的關(guān)系式為其中，為工作波長。21. 為什么空心的金屬波導(dǎo)內(nèi)不能傳播TEM波？ 答：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，則要求磁場完全在波導(dǎo)的

13、橫截面內(nèi)，而且是閉合曲線。有麥克斯韋第一方程可知，閉合曲線上磁場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，由位移電流的定義式可知，要求一定有電場存在，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。22. 圓波導(dǎo)中的主模為 TE11模 ，軸對稱模為 TM01模 ，低損耗模為 TE01模 。 23. 說明圓波導(dǎo)中TE01模為什么具有低損耗特性。 答：TE01模磁場只有徑向和軸向分量，故波導(dǎo)管壁電流無縱向分量，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，故其損耗相對其它模式來說是

14、低的，故可將工作在TE01模的圓波導(dǎo)用于毫米波的遠(yuǎn)距離傳輸或制作高Q值的諧振腔。24. 什么叫模式簡并現(xiàn)象？矩形波的和圓波導(dǎo)的模式簡并有何異同？ 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)；如果當(dāng)兩個(gè)模式TMmn和TEmn的截止波長相等時(shí)，也就說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)象就叫做簡并。25. 解釋圓波導(dǎo)中的模式簡并和極化簡并 答：E-H簡并（模式簡并）：由于貝塞爾函數(shù)具有的性質(zhì)，所以一階貝塞爾函數(shù)的根和零階貝塞爾函數(shù)導(dǎo)數(shù)的根相等，即，故有，從而形成了模和模的簡并。這種簡并稱為E-H簡并。極化簡并：由于原

15、波導(dǎo)具有軸對稱性，對的任意非圓對稱模式，橫向電磁場可以有任意的極化方向而截止波數(shù)相同，任意極化方向的電磁波可以看成是偶對稱極化波和奇對稱極化波的線性組合。偶對稱極化波和奇對稱極化波具有相同的場分布，故稱之為極化簡并。26.為什么一般矩形（主模工作條件下）測量線探針開槽開在波導(dǎo)寬壁的中心線上？ 答：因?yàn)橐话憔匦尾▽?dǎo)中傳輸?shù)碾姶挪ㄊ荰E10模。而TE10模在波導(dǎo)壁面上的電流分布是在波導(dǎo)寬壁的中線上只有縱向電流。因而波導(dǎo)寬壁的中線開槽不會切斷電流而影響波導(dǎo)內(nèi)的場分布，也不會引起電磁波由開槽處向波導(dǎo)外輻射電磁波能量。27. 帶狀線傳輸主模TEM模時(shí)，必須抑制高次模 TE模 和 TM模 ；微帶線的高次模

16、有 波導(dǎo)模式 和 表面波模式 。28. 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，r越大, 特性阻抗越 小 。29. 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？ 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I(z)分別與Et和Ht成正比；電壓U(z)和電流I(z)共軛乘積的實(shí)部應(yīng)等于平均傳輸功率；電壓和電流之比應(yīng)等于對應(yīng)的等效特性阻抗值。對任一導(dǎo)波系統(tǒng)，不管其橫截面形狀如何，也不管傳輸哪種波形，其橫向電磁場總可以表示為： 式中，是二維實(shí)函數(shù)，代表了橫向場的模式橫向分布函數(shù)；是一維標(biāo)量函數(shù)，它們反映了橫向電磁場各模式沿傳播方向的變化規(guī)律。

17、30. 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，并說明矩陣中的參數(shù)是如何測量得到的。 （1）阻抗參量當(dāng)端口開路時(shí)，I20，網(wǎng)絡(luò)阻抗參量方程變?yōu)椋寒?dāng)端口開路時(shí)， I10，網(wǎng)絡(luò)阻抗參量方程變?yōu)椋海?）導(dǎo)納參量當(dāng)端口短路時(shí)，U20，網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納參量方程變?yōu)椋寒?dāng)端口短路時(shí)，U10，網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納參量方程變?yōu)椋海?）轉(zhuǎn)移參量當(dāng)端口開路時(shí)，I20，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移參量方程變?yōu)椋寒?dāng)端口短路時(shí)，U20，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移參量方程變?yōu)椋篈11：端口開路時(shí)，端口到端口電壓傳輸系數(shù)的倒數(shù)；A21：端口開路時(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。（

18、4） 散射矩陣端口接匹配負(fù)載時(shí)，a20，網(wǎng)絡(luò)散射參量方程變?yōu)椋寒?dāng)端口接匹配負(fù)載時(shí)，a10，網(wǎng)絡(luò)散射參量方程變?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)，端口的反射系數(shù)；S21：端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口到端口波的傳輸系數(shù)；S22：端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口的反射系數(shù)；S12：端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口與端口波的傳輸系數(shù)。（5）傳輸矩陣當(dāng)用a1、 b1作為輸入量, a2、b2作為輸出量, 此時(shí)有以下線性方程:31. S參數(shù)如何測量。 對于互易雙端口網(wǎng)絡(luò)，S12=S21，故只要測量求得S11、S22及S12三個(gè)量就可以了。設(shè)終端負(fù)載阻抗為，終端反射系數(shù)為，則有：a2=b2，代入得 輸入端參考面處的

19、反射系數(shù)為令終端短路、開路和接匹配負(fù)載時(shí)，測得的輸入端反射系數(shù)分別為，代入上式解得： 32. 二端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)（S11，S12，S21，S22）的物理意義。 S11：端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口的反射系數(shù)；S21：端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口到端口波的傳輸系數(shù)；S22：端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口的反射系數(shù)；S12：端口接匹配負(fù)載時(shí)，端口與端口波的傳輸系數(shù)。33. 多口網(wǎng)絡(luò)矩陣的性質(zhì)：網(wǎng)絡(luò)互易有，網(wǎng)絡(luò)無耗有，網(wǎng)絡(luò)對稱時(shí)有。34. 阻抗匹配元器件的定義，作用，并舉例說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

20、包括螺釘調(diào)配器、多階梯阻抗變換器及漸變型變換器等。 35. 寫出理想的雙口元件的矩陣，理想衰減器的=，理想相移器=，理想隔離器=。36. 功率分配元器件的定義，并舉例說明有哪些？ 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。37. 簡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矩陣。 答：假設(shè)輸入電壓信號從端口“”經(jīng)A點(diǎn)輸入，則到的D點(diǎn)的信號有兩路，一路由分支線直達(dá)，其波行程為g/4，另一路由ABCD，波行程為3g/4,；故兩條路徑到達(dá)的波行程差為g/2，相應(yīng)的相位差為，即相位相反。因此若選擇合適的特性阻抗，使到

21、達(dá)的兩路信號的振幅相等，則端口“”處的兩路信號相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)隔離。同樣由AC的兩路信號為同相信號，故在端口“”有耦合輸出信號，即端口“”為耦合端。耦合端輸出信號的大小同樣取決于各線的特性阻抗。38. 簡述天線的定義和功能 答：用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線?；竟δ埽?）天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多地轉(zhuǎn)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。39. 簡述天線近場區(qū)和遠(yuǎn)場區(qū)的特點(diǎn) 答：近區(qū)場： 在近區(qū), 電場和與靜電場問題中的電偶極子的電場相似, 磁場和恒定電流場問題中的電流元的磁場相似, 所以近區(qū)場稱為準(zhǔn)靜態(tài)場。 由于場強(qiáng)與的高次方成正比,

22、 所以近區(qū)場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)場近似為零。 電場與磁場相位相差90，說明玻印廷矢量為虛數(shù), 也就是說, 電磁能量在場源和場之間來回振蕩, 沒有能量向外輻射, 所以近區(qū)場又稱為感應(yīng)場。 遠(yuǎn)區(qū)場：在遠(yuǎn)場，電基本振子的場只有和兩個(gè)分量，它們在空間上相互垂直，在時(shí)間上同相位，所以其玻印亭矢量是實(shí)數(shù)，且指向方向。這說明電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場是一個(gè)沿著徑向向外傳播的橫電磁波，故遠(yuǎn)區(qū)場又稱輻射場。是一個(gè)常數(shù)，即等于媒質(zhì)的本征阻抗，因而遠(yuǎn)場區(qū)具有與平行波相同的特性。輻射場的強(qiáng)度與距離成反比，隨著距離的增大，輻射場減小。這是因?yàn)檩椛鋱鍪且郧蛎娌ǖ男问较蛲鈹U(kuò)散的，當(dāng)距離增大時(shí)，輻射

23、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。這說明電基本振子的輻射是有方向性的。40. 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)。41. 電基本振子的歸一化方向函數(shù)，方向系數(shù)D=1.5，輻射電阻，3dB波瓣寬度900.42. 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，則稱為方向圖或方向性圖。E面：含最大輻射方向，電場矢量所在的平面（由電場強(qiáng)度方向和最大輻射方向構(gòu)成的平面）H面：含最大輻射方向，磁場矢量所在的平面（由磁場方向和最大輻射方向構(gòu)成的平面）。43. 簡述什么是天線的

24、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的極化，一般是指輻射電場的空間取向。輻射場的極化是指在空間某一固定位置上電場矢量端點(diǎn)隨時(shí)間運(yùn)動的軌跡。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：電場矢量沿著一條線做往復(fù)運(yùn)動。線極化分為水平極化和垂直極化。圓極化：電場矢量的大小不變，其末端做圓周運(yùn)動。分為左旋圓極化和右旋圓極化。橢圓極化：電場矢量大小隨時(shí)間變化，其末端運(yùn)動的軌跡是橢圓。分為左旋橢圓極化和右旋橢圓極化。 44. 解釋天線方向圖參數(shù)中的主瓣寬度、旁瓣電平、前后比、方向系數(shù) 答：主瓣寬度：是衡量天線的最大輻射區(qū)域的尖銳程度的物理量。通常取天線方向圖主瓣兩個(gè)半

25、功率點(diǎn)之間的寬度。旁瓣電平：是指離主瓣最近且電平最高的第一旁瓣的電平，一般以分貝表示。前后比：是指最大輻射方向（前向）電平與其相反方向（后向）電平之比，通常以分貝為單位。方向系數(shù)：在離天線某一距離處，天線在最大輻射方向上的輻射功率流密度與相同輻射功率的理想無方向性天線在同一距離處的輻射功率流密度之比。45. 從接收角度講, 對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來自同一方向，即使主瓣寬度很窄，也不能抑制干擾，另一方面當(dāng)來波方向易于變化時(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

26、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)自動形成技術(shù)46. 什么是衰落？簡述引起衰落的原因。 答：所謂衰落，一般是指信號電平隨時(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：由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化，使得信號在媒質(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，形成信號的衰落。干涉型衰落：由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的信號幅度和相位的隨機(jī)起伏稱為干涉型衰落。47. 什么是波長縮短效應(yīng)？試簡要解釋

27、其原因。 答：對稱振子上的相移常數(shù)大于自由空間的波數(shù)k，亦即對稱振子上的波長短于自由空間波長，這是一種波長縮短現(xiàn)象。 對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)大于自由空間的波數(shù)k, 致使波長縮短; 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, 這等效于振子長度增加, 因而造成波長縮短。振子導(dǎo)體越粗, 末端效應(yīng)越顯著, 波長縮短越嚴(yán)重。48. 對稱振子天線在臂長等于多少時(shí)方向性最好？ 答:時(shí)，方向性最好。49. 半波對稱振子的方向系數(shù)： 1.64 。50. 半波振子的 78o 。51. 天線的有效面積 答：有效接收面積是衡量一個(gè)天線接收

28、無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波方向相垂直的面積所截獲, 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52. 簡述天線增益的定義。 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)，簡稱增益，常用G表示。53. 寫出陣列天線的方向圖乘積定理，并作說明。

29、答： 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)是單元因子與陣因子之積。這個(gè)特性稱為方向圖乘積定理。式中，稱為元因子；稱為陣因子。元因子表示組成天線陣的單個(gè)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，其值取決于天線陣的排列方式及其天線元上激勵(lì)電流的相對振幅和相位，與天線元本身的類型和尺寸無關(guān)。54. 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。天線陣的輻射場是各天線元所產(chǎn)生場的矢量疊加，只要各天線元上的電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?？荚囶}型： 一