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im至3000GHz波長 O.lmn。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(diǎn)因其波長：寬頻帶特性抗低頻干擾特性 似光性穿透性熱效應(yīng)特性散射特性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(dá)式，進(jìn)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(dá)式，進(jìn)而分析傳輸特性。后一種方法實(shí)質(zhì)是在一定條件

2、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(fù)載阻抗匹配源阻抗匹配共軛阻抗匹配6. 如何在波導(dǎo)中產(chǎn)生這些導(dǎo)行波呢？這就涉及到波導(dǎo)的 鼓勵，在波導(dǎo)中產(chǎn)生各種 形式的導(dǎo)行模稱為鼓勵，要從波導(dǎo)中提取微波信息，即波導(dǎo)的耦合。波導(dǎo)的鼓勵 與耦合就本質(zhì)而言是 電磁波的輻射和接收，是微波源向波導(dǎo)內(nèi)有限空間的輻射或 在波導(dǎo)的有限空間內(nèi)接收微波信息。由于輻射和接收是互易的，因此鼓勵與耦合 具有相同的場結(jié)構(gòu)。7. 鼓勵波導(dǎo)的三種方法：電鼓勵磁鼓勵電流鼓勵8. 微波技術(shù)與半導(dǎo)體器件及集成電路的結(jié)合，產(chǎn)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

3、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(dǎo)色散 模間色散11. 微波網(wǎng)絡(luò)正是在分析場分布的根底上，用 路的分析方法將微波原件等效為 電 抗或電阻元件，將實(shí)際的波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)等效為 傳輸線，從而將實(shí)際的微波系統(tǒng)簡 化為微波網(wǎng)絡(luò)。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(jié)果可以通過 實(shí)際測 量的方法來驗(yàn)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(luò)，從而用一定的微波 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)它，這就是微波網(wǎng)絡(luò)的綜合。13. 微波網(wǎng)絡(luò)的分析與綜合 是分析和設(shè)計微波系統(tǒng)的有力工具，而 微波網(wǎng)絡(luò)分析 又

4、是綜合的根底。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(jìn) 行必要的處理或變換，它們是微波系統(tǒng)的重要組成局部。 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。15. 非線性元器件能引起頻率的改變，從而實(shí)現(xiàn) 放大、調(diào)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(yīng)管 及微波電真空器件 等。16. 研究天線問題，實(shí)質(zhì)上是研究天線在空間所產(chǎn)生的 電磁場分布?？臻g任一點(diǎn) 的電磁場都滿足 麥克斯韋方程和邊界條件，因此，求解天線問題實(shí)質(zhì)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(guān)參

5、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(zhì)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(nèi)的傳播方式。20. 視距傳播的特點(diǎn)?視距r 4.12 .h,h2 103m，當(dāng)發(fā)射兩點(diǎn)間的距離r r時，兩天線互相“看 得見，當(dāng)發(fā)射兩點(diǎn)間的距離r rv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(dá) 接收天線的直射波外，還存在從發(fā)射天線經(jīng)由地面反射到達(dá)接收天線的反射波， 即存在多經(jīng)效應(yīng)。21. 什么是天波傳播？天

6、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(dá)接收點(diǎn)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 o omin arcsin、：1 80.；少 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(dá)，從而形成了天波的靜區(qū)。23. 橫向尺寸遠(yuǎn)小于縱向尺寸并小于波長的細(xì)長結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線。它廣泛的應(yīng)用于通信、雷達(dá)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，即先由場源求得口徑面上的場分布，再求出天線的輻射場。分析的根本依據(jù)是：惠更斯-菲涅爾原理本填空包含各章節(jié)及緒論內(nèi)

7、容計算題1. 設(shè)有一無耗傳輸線，終端接有負(fù)載 乙40 j30 ，那么 要使傳輸線上駐波比最小，那么該傳輸線的特性阻抗應(yīng)取多少? 此時最小的反射系數(shù)及駐波比各為多少？1即T 0Z0 離終端最近的波節(jié)點(diǎn)位置在何處？解：要是線上駐波比最小，實(shí)質(zhì)上只要使終端反射系數(shù)的模值最小,12 2 2ZiZ。40Z。30221 2 2ZiZ。40Z。30將上式對Z°求導(dǎo)，并令其為零，經(jīng)整理可得：402 302 Z02 0 ;即Z° 50這就是說，當(dāng)特性阻抗Zc50時，終端反射系數(shù)最小,從而駐波比也為最小。此時終端反射系數(shù)及駐波比分別為：3Z1 Z0 40 j30 50 1Z1 Z0 40 j3

8、0 50 3 由于終端為容性負(fù)載，故離終端的第一個電壓波節(jié)點(diǎn)位置為:zmin 12. 設(shè)某一均勻無耗傳輸線特性阻抗為 Z°50 ，終端接有未知負(fù)載 乙?，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(fù)載lmin1 . 3，試求該負(fù)載阻抗Z1。解：根據(jù)駐波比的定義：-U max100 5 ;反射系數(shù)的模值：11 2U min201 3由lmin11，求得反射系數(shù)的相位144332 j-因而反射系數(shù)為：1 -e 3 ；1負(fù)載阻抗為：乙Z01 82.464.331 13. 圓波導(dǎo)的直徑為50mm填充空氣介質(zhì)。試求： TEii、TE01、TM 01三種

9、模式的截止波長。&7085.3150 當(dāng)工作波長分別為70mm，60mm，30mm時，波導(dǎo)中出現(xiàn)上述哪些模式?當(dāng)工作波長為70mm時，求最低次模的波導(dǎo)波長 g。解：三種模式的截止波長為:cTE113.4126a(85.3150mmcTE011.6398a/40.9950mmCTM012.6127a65.3175mm當(dāng)工作波長70mm 時，只出現(xiàn)主模TE11 ；當(dāng)工作波長60mm 時，只出現(xiàn)主模TE11 和 TM 01 ；當(dāng)工作波長30mm 時，只出現(xiàn)主模TE11、TM 01 和 TE°1 ；2122.4498mm4. 工作波長5mm，要求單模傳輸，試確定圓波導(dǎo)的半徑，并指出是

10、什么模式？解：圓波導(dǎo)中兩種模式的截止波長：cte11 3.4126a, ctm01 2.6127a要保證單模傳輸，工作波長滿足以下關(guān)系：2.6127a3.4126a即1.47mm a 1.91mm時，可以保證單模傳輸，此時傳輸模式為主模TE115.求如下列圖雙端口網(wǎng)絡(luò)的Z矩陣和丫矩陣 解：由Z矩陣的定義得：Z11U1I1I2 0ZaZcU1Z12ZcZ21I 2I10U2Z22ZbZcI 2I10于是：ZZaZcZcZcZb ZcA 乙厶11 亠+zcu2而：丫1ZBZCZCZAZBZ A ZB ZCZCZAZC6.試求圖示終端接匹配負(fù)載時的輸入阻抗，并求出輸入端匹配的條件解Z0 jBjX71

11、jBZinjBZ0 jX1jB1Z01 BX j 2X -B1 BX jBZo不引起反射的條件為：Zin Zo從而求得：X1 B2Z；2B般可取X:u1*'* a! P"£ 占ixa si a>44GMi aBaita« a1«IIPp*-v *ax1 47V Ji A “-°SSBIT'r P9r 'T44 卜B -g txu r 1 r *f i 7»iii394114(!fi >a8 I- -1!g -f 41>|FF.*jfi jBa a fi | k a w| p p < g

12、8 l< ! V a a|p p aZ。，B1Zo7.設(shè)矩形波導(dǎo)寬邊a 2.5cm，工作頻率f 10GHz，用g 4阻抗變換器匹配一段空氣波導(dǎo)和一段r 2.56的波導(dǎo)，如下列圖，求匹配介質(zhì)的相對介電常數(shù) r及變換器長度。解：各局部的等效特性阻抗如下列圖，根據(jù)傳輸線的四分之一波長阻抗變換性：2可得；.r 163 cm，2.37cm' r匹配段內(nèi)波導(dǎo)波長:耳二 26:么2.69cm;變換的長度：I0.67 cm8.有兩個平行于z軸并沿x軸方向排列的半波振子，假設(shè)2。 d 34，試分別求其E面和H面的方向函數(shù)，并畫出方向圖。cos cos解：半波振子的方向函數(shù):2，陣因子：cos ，其中sin2kd sin cos。由方向圖乘積定理，二元陣的方向函數(shù)等于二者的乘積。0得E面方向函數(shù)Fe違 1 sin90得H面方向函數(shù)Fhcos 1 cos40得E面方向函數(shù)Fecos cos2sincos 1 3sin490得H面方向函數(shù)Fhcos 1 3 cos49.直立振子的高度h 波腹電流的輻射電阻。10m，