2012中山学院微波技术与天线A卷小变态弄的

1、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：2012 2013学年第1学期 期末考试考试方式: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:A卷闭卷Q题答止禁O内线订题号-一-二二三四总分得分6.有二端口微波网络，其中I端口特性阻抗为Z01，端口特性阻抗为Z2，则其阻抗矩阵Z中提示：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。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

2、。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*Zin Zg。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a 8cm,b 3.5cm，则TEn模的截止波长为_6.4cm_。兀素 Zn禾廿Z21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_、_椭圆极化一。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=隔离度一耦合度）9. 天线增益系数G是方向系数 D和天线效率 a_的乘积。G D a10.电磁波空

3、间辐射可分为视距传播、天波传播.地波传播_等3类。、判断题（共10题，每小题2分，共20分）1.将Ez 0而出 0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/4的周期性。（）4. 若无耗线处于行波状态时，则终端反射系数为l 1,且Zin Zo。（）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

4、体长度I与工作波长比值越小，天线效率 A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kr的取值，可将电基本振子周围的电磁场分为3个区域：1 *（1）kr = 1,近场感应区，其坡印廷矢量 S （E H ）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；1 *（2）kr ? 1,远场辐射区，其坡印廷矢量 S -（E H ）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sin成正比，因此辐射具有方向性；（3）处于2区之间，

5、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对应的）；/2的距离;C由归一化阻抗的/2的周期性，因此在圆图上旋转一圈，即是在传输线上移动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1/ 。2.

6、已知无耗传输线特性阻抗为 Zo 50 ，负载阻抗Z1 10 j20 ，请用公式以及Smith圆图等2种方式，求终端反射系数 1（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：Zl Z0 ；匹配结果：终端负载无反射波B信源匹配；匹配条件：Zg Z0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：zin zg信源输出功率达到最大值(3) 阻抗匹配的实

7、现方法(例题讲解)A/4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)截止波数式的编号;(3)截止波长22mnab22a和b为矩形波导长边与宽边长度,2m和n为矩形波导工作模(例题讲解)(丁(4) 其它重要公式:A相移常数221 ()cB波导波长1 ( )2相速度Vp1 ( )2c群速度VgV1( J(5) TE模的最低工作

8、模次是TEio, TM模的最低工作模次为TMii，最低次模的截止波长是最大的。 般希望波导工作在单模状态下(6) 矩形波导尺寸选择a 0.7b (0.4 0.5)a1微波网络分析的3个问题：)分隔(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

9、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l(z)和等效电压U(z)。5对等效电流和等效电压进行归一化：U(z) U(z)/,Z。r(z) l(z).,Z。定向耦合器的性能指标A耦合度：CR 10lg -P3B隔离度：D10lgP4C定向度：DF310lg 3P4Eg：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计算端口二和端口的输出功率。天线的电参数(1) 天线的方向图A方向

10、图是一个三维图形，其坐标为(Pr,)，其中Pr为归一化辐射功率，可以表示为Pr f(,)，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Smax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S的比值。(3) 天线效率ARrRr R因此，天线效率若要更高，R应更大。由电基本振子Rr 80 2(-)2，若I比 小太多，则Rr小，效率低。(4) 增益系数GG 是方向系数D和天线效率 A的合成参数，G D A一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度Smax与同输出功率的理想(天线效率 A 100%)无方向性天