微波技术期末考试试卷

一、简答题（每小题3分）

如何判断长线和短线？

答：长线是传输线几何长度/与工作波长人可以相比拟的传输线（1.5分），（必

须考虑波在传输中的相位变化效应），短线是几何长度/与工作波长人相比可以

忽略不计的传输线（1.5分）。（界限可以认为是20.05）。

何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？

答：集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导

线沿线电压、电流的大小与相位与空间位置无关（1.5分）。分布参数电路中，沿

传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应（L5

分）。

何谓色散传输线？对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。

答：支持色散模式传输的传输线，（0.5分）色散模式是传输速度（相速与群速）

随频率不同而不同的模式（0.5分）。支持非色散模式传输的传输线（0.5分），非

色散模式是传输速度（相速与群速）不随频率而改变的模式。（0.5分）

色散模式传输线：波导（0.5分）

非色散模式传输线：同轴，平行双导体，微带。（0.5分）

均匀无耗长线有几种工作状态？条件是什么？

答：均匀无耗长线有三种工作状态，分别是驻波、行波与行驻波。（L5分）

驻波：传输线终端开路、短路或接纯电抗；（0.5分）

行波：半无限长传输线或终端接负载等于长线特性阻抗；（0.5分）

行驻波：传输线终端接除上述负载外的任意负载阻抗；（0.5分）

什么是波导中的模式简并？矩形波导和圆波导中的简并有什么异同？

答：不同模式具有相同的特性（传输）参量叫做模式简并。（1分）

矩形波导中，TEmn与TMmn（m、II均不为零）互为模式简并。（1分）

圆波导的简并有两种，一种是极化简并。其二是模式简并，（1分）

空气填充的矩形波导（宽边尺寸为。，窄边尺寸为b）中，要求只传输H2波型，其条件是

什么？

答：由于Hi。的截止波长4=2。，而H?。的截止波长为H。1的截止波长为2。，

若保证Hi。单模传输,因此传输条件max（a,2b）<4<2a（3分）。

10、什么叫截止波长？为什么只有波长小于截止波长的波才能够在波导中传播？

2

4=—k^=k+f（1分）

波长只有小于截止波长，该模式才能在波导中以行波形式传输（1分），当几>儿

时，为迅衰场，非行波（1分）。

1、什么是阻抗匹配？为什么要进行阻抗匹配？

答：是使系统无反射，载行波或尽量接近行波状态对负载进行调配。（2分；

阻抗匹配使传输给传输线和负载的功率最大，功率损耗最小。阻抗失配时传输大

功率易导致击穿，且反射波对信号源产生频率牵引作用，使信号源工作不稳定，

甚至不能工作。

（3分）

2、为什么矩形波导只能传递TE和TM波？

答：由于矩形波导的边界条件限制（2分），根据纵横场关系（2分），要传递电

磁波必须要有纵向电、磁场，因此矩形波导只能传递TE和TM波（1分）

4、矩形波导谐振腔的谐振模式：TEmnp,说明下标m、n、p代表什么意义？

答：矩形波导谐振腔的谐振模式中，下标m表示场沿x方向分布的半驻波数,

（2分）n表示场沿y方向分布的半驻波数，（2分）p表示场沿z方向分布的

半驻波数。（1分）

5、简要说明矩形波导的工作波长、截止波长、波导波长的定义，以及相互之间

关系。

答矩形波导的工作波长4：电磁波在自由空间中的波长。（1分）

截止波长：传输常数等于零时频率对应的波长；（1分）

相波长（波导波长）：导波系统内，电磁波的等相位面在一个周期T内

行进的距离称为相波长（又称波导波长），用友表示（1分）

（"2分）

2.4习题及参考解答

【2.1]试说明为什么规则金属波导内不能传输TEM波？

答空心金属波导内不能存在TEM波.这是因为：如果内部存在TEM波.则要求磁

场应完全在波导的横截面内，而且是闭合曲线。由麦克斯韦第一方程知，闭合曲线上磁场

的积分应等于与曲线相交链的电流.由于空心金属波导中不存在轴向即传播方向的传导电

流.故必要求有传播方向的位移电流。由位移电流的定义式；这就要求在传播

方向行电场存在.显然,这个结论与TEM波（既不存在传播方向的电场也不存在传播方向

的磁场）的定义相矛盾，所以。。。

均匀无耗长线一般有几种工作状态？产生这几种工作状态的条件是什么？

答案：有三种工作状态，分别是行波状态，纯驻波状态，行驻波状态（3分）

行波状态：当传输线为无限长或终端接与传输线的特性阻抗相等的纯电阻

性负载时（1分）

纯驻波状态：当传输线终端为短路、开路或终端接纯电抗性负载时（1分）

行驻波状态：当传输线终端接一个一般性负载R+JX时（1分）

一均匀无耗传输线单位长度分布电感为L（亨/米）、单位长度分布电容为C（法

/米），试写出此传输线的特性阻抗Z。和传播常数分的表达式并说明其物理意义。

（判）

答案：Z0=，，/3=s厄（1分）

Z0反映了传输线周围介质和传输线几何结构参数特性（1分）

£反映电磁波沿此长线的传播特性，£=子，丸为线上波长（2分）

电磁波能在矩形波导中传播的条件是什么？若能焉播，可传播的模式有哪些？

这些模式完备吗？试说明之（判）

答：导通条件为：%>%,或/〉/或4<4|（1分），其中截止波数

叵回7,截止波长4.=2==，截止频率

vUJUJ7旬d+（〃.）2

/+（〃/"）2；

采用波数、频率、波长三者之一回答即可，若没有写明以、儿,或A具体表达式，

得1分。

TE,““模，加,〃=0,1,2不能同时为0（1分，；若未说明模序数机,〃或，只

回答出TE模，得0.5分;TM,““模，见〃=1,2…，血,〃均不能为0（1分§；若未

说明模序数加,n，只回答出模，得0.5分。

是完备的1（1分）。其完备性是由三角函数（包括正弦函数和余弦函数）的完备

性确定的，可证明，矩形波导中任何可能好的场，都可以用TEmn和TMmn模

的线性叠加来表示，因而它们是完备的（1分）。

写出归一化等效电压与非归一化等效电压、归一化等效电流与非归一化等效电

流之间的关系。

V=v/7z7（2分）7=/向（2分）（Z。为传输线的等效特性阻抗1

分）

证明在任意负载条件下，线上反射系数满足r（z）=-r（z±/i/4）。

答案：r⑵=（2分）

j2/3z

F（z±4/4）=£遇-网.士〃公=「产，2附7"=-r2e-（2分）

口为终端处的反射系数

如图示，绘出矩形波导主模在截面1、2的电力线和磁力线分布示意图，并在截

面2上指示出波的传播方向（判）

答：在截面1应绘出电磁场振幅力线图，电力线如图1蓝线所示|（1分），磁力

线如图