中山学院微波专业技术与天线A卷(小变态弄的)(DOC).doc

电子科技大学中山学院考试试卷课程名称: 微波技术与天线 试卷类型： A卷 2012 2013 学年第 1 学期 期末 考试 考试方式： 闭卷 拟题人： 王桓 日期：2012.12.23 审 题 人： 学 院： 电子信息学院 班 级： 学 号： 姓 名： 提示：考试作弊将取消该课程在校期间的所有补考资格，作结业处理，不能正常毕业和授位，请诚信应考。题号一二三四总分得分 装 订 线 内 禁 止 答 题 一、 填空题（共20空，每小题1分，共20分）1微波的频率范围是从 300MHz 到 3000GHz 。2微波传输线可分为 双导体传输线 、 金属波导 、介质传输线三类。3微波传输线共轭匹配的目的是 信源输出功率达到最大值 ，实现共轭匹配的条件是 。4带状线传输的主模式是 TEM波 ，微带线传输的主模式为 准TEM模。5. 矩形波导尺寸为，则模的截止波长为 6.4cm 。6. 有二端口微波网络，其中端口特性阻抗为，端口特性阻抗为，则其阻抗矩阵Z中元素和的归一化形式为 、 。7. 电磁波的极化方式分别为 线极化 、 圆极化 、 椭圆极化 。8. 某定向耦合器的耦合度为33dB，定向度为24dB，端口入射功率为25W，则端口的输出功率为 22W 、隔离度为 57dB 。（定向度=隔离度耦合度）9. 天线增益系数G是 方向系数D 和 天线效率 的乘积。10.电磁波空间辐射可分为视距传播、 天波传播 、 地波传播 等3类。二、判断题（共10题，每小题2分，共20分）1. 将而的电磁波称为TE波。 （）2. 微波波长比红外线更长。 （）3. 无耗传输线输入阻抗具有的周期性。 （）4. 若无耗线处于行波状态时，则终端反射系数为，且。 （）5. 阻抗圆图上，实轴负半轴上的点对应电压波节点。 （）6. 阻抗圆图上，单位圆上所有点所对应的电阻值为0，因此单位圆被称为纯电抗圆。 （） 7. 矩形波导中可以传输TEM波。 （）8. 对于定向耦合器而言，定向度越大越好。 （）9. 电基本振子近场感应区，电磁场的坡印廷矢量为纯虚数。 （）10.若组成天线金属导体长度与工作波长比值越小，天线效率越高。 （）三、简答题（共1题，共10分）1. 请简单描述电基本振子周围电磁场分布情况。 根据参数的取值，可将电基本振子周围的电磁场分为3个区域： (1),近场感应区，其坡印廷矢量为纯虚数，因此其辐射功率也为纯虚数，辐射功率为无功功率，只有电磁能量的相互转换，而没有有功功率的向外辐射； (2),远场辐射区，其坡印廷矢量为实数，因此其辐射功率也为实数，辐射功率为有功功率，只有电磁能量的向远方传递，而存在有功功率的向外辐射，且E和H都与成正比，因此辐射具有方向性； (3)处于2区之间，称为菲涅尔区域。四、计算证明题（共3题，证明题每题10分，计算题每题20分，共50分）1. 请证明Smith阻抗圆图实轴正半轴上点所对应归一化电阻值r等于驻波比。 A Smith圆图是反射系数圆图，归一化电阻圆图和归一化电抗圆图的合成；B圆图上一点既代表一个归一化阻抗，又代表这个阻抗值对应的反射系数(阻抗和反射系数是一一对应的)；C 由归一化阻抗的的周期性，因此在圆图上旋转一圈，即是在传输线上移动的距离；D向顺时针方向旋转，相当于从负载端向信源端移动；向逆时针方向旋转，相当于从信源端向负载端移动；E 在旋转时与实轴正半轴交点所对应电阻值为驻波比，与实轴负半轴交点所对应电阻值为。2. 已知无耗传输线特性阻抗为，负载阻抗，请用公式以及Smith圆图等2种方式，求终端反射系数(请在圆图上进行标注，并在下边列出相关步骤，圆图模版在第4页)。4. 二端口微波网络图如下图所示，请求出该网络的散射矩阵S。 图1 二端口网络阻抗匹配(1)阻抗匹配的作用在微波电路中，若不匹配，将导致严重的反射，降低传输线效率，甚至会击穿传输线。(2)阻抗匹配的分类 A 终端负载匹配；匹配条件：；匹配结果：终端负载无反射波 B 信源匹配；匹配条件：匹配结果：信源将吸收传输线中的反射波 C 共轭匹配；匹配条件：信源输出功率达到最大值 (3)阻抗匹配的实现方法(例题讲解) A 的阻抗变换器法 B 并联单支节调配法；1 规则金属波导要满足的条件：(1)波导管的边界和尺寸沿着轴向不变；(2)波导内填充的介质是均匀、线性、各向同性的；(3)波导管内为时谐场。2 规则金属波导分析方法：电磁场分析方法，使用麦克斯韦方程和边界条件精确求解波导管内电磁场分布。3 矩形波导(1)只能存在TE波和TM波；(2)截止波数，a和b为矩形波导长边与宽边长度，m和n为矩形波导工作模式的编号；(3)截止波长(例题讲解)(4)其它重要公式： A 相移常数 B 波导波长 C 相速度 D 群速度 (5)TE模的最低工作模次是，TM模的最低工作模次为，最低次模的截止波长是最大的。一般希望波导工作在单模状态下(6)矩形波导尺寸选择 1 微波网络分析的3个问题： (1)确定参考面，将微波网络的均匀区(传输线)和非均匀区(一般而言是不规则的微波元件区域)分隔开； (2)由横向电磁场的分布，定义等效电流I(z)和等效电压U(z)，将传输线等效为双导体传输线； (3)将不规则区域化为多端口电网络进行分析2 微波网络的分类 (1)按照端口数分类：单端口，二端口，三端口，四端口； (2)线性和非线性微波网络； (3)互易与非互易网络； (4)有耗与无耗网络； (5)对称与非对称网络。3 参考面选取的原则 (1)必须是横截面； (2)要尽可能深一点，以便将高次模屏蔽； (3)选择有多种； (4)一旦选定，对应着一个确定参数的电网络，因此不能轻易改变4 将微波传输线等效为双导体传输线，通过坡印廷定理引入等效电流I(z)和等效电压U(z)。5 对等效电流和等效电压进行归一化： 定向耦合器的性能指标 A 耦合度： B 隔离度： C 定向度：Eg：某定向耦合器的耦合度为33dB，定向度为24dB，端口一入射功率为25W，计算端口二和端口三的输出功率。天线的电参数 (1)天线的方向图 A 方向图是一个三维图形，其坐标为，其中为归一化辐射功率，可以表示为，即为方向图函数； B 一般使用三维方向图的2垂直剖面来表示方向图性质，一般为E平面或H平面； C 方向图的组成：主瓣、旁瓣、后瓣 D 主要参数：主瓣宽度、旁瓣电平，前后比 (2)方向系数D 一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度与同输出功率的无方向性天线在同一距离处的辐射功率密度的比值。 (3)天线效率 因此，天线效率若要更高，应更大。 由