2012中山學(xué)院微波技術(shù)與天線A卷(小變態(tài)弄的

1、.word格式.屮山學(xué)院考試試卷課程名稱：微波技術(shù)與天線試卷類型：2012 2013學(xué)年第1學(xué)期 期末考試考試方式:擬題人：王桓日期：2012.12.23審題人:學(xué)院：電子信息學(xué)院班級(jí):學(xué)號(hào)：姓名:A卷閉卷.專業(yè).專注.Q題答止題號(hào)-一-二二三四總分得分提示：考試作弊將取消該課程在校期間的所有補(bǔ)考資格，作結(jié)業(yè)處理，不能正常畢業(yè) 和授位，請(qǐng)誠(chéng)信應(yīng)考。一、填空題（共20空，每小題1分，共20分）1.微波的頻率范圍是從 _300MHz _到_3000GHz _。2微波傳輸線可分為 _雙導(dǎo)體傳輸線_、_金屬波導(dǎo)_、介質(zhì)傳輸線三類。3 .微波傳輸線共軛匹配的目的是信源輸出功率達(dá)到最大值_，實(shí)現(xiàn)共軛匹配的

2、條件是*Zin _ Zg。4.帶狀線傳輸?shù)闹髂Ｊ绞?_TEM波_，微帶線傳輸?shù)闹髂Ｊ綖開(kāi)準(zhǔn)TEM模。5. 矩形波導(dǎo)尺寸為 a = 8cm, b= 3.5cm ,則TEn模的截止波長(zhǎng)為_(kāi)6.4cm_。6. 有二端口微波網(wǎng)絡(luò)，其中I端口特性阻抗為Zoi ,n端口特性阻抗為Z02 ,則其阻抗矩陣Z中兀素Z11和Z21的歸一化形式為7.電磁波的極化方式分別為線極化圓極化、橢圓極化。8.某定向耦合器的耦合度為 33dB ,定向度為24dB ,端口入射功率為25W ,則端口的輸出功率為22W 、隔離度為 57dB 。（定向度=隔離度一耦合度）9.天線增益系數(shù) G是 方向系數(shù)D和 天線效率a的乘積。G =

3、D a10.電磁波空間輻射可分為視距傳播天波傳播地波傳播等3類。二、判斷題（共10題，每小題2分，共20分）1.TE 波 。2.3.4.若無(wú)耗線處于行波狀態(tài)時(shí)，終端反射系數(shù)為=15.阻抗圓, 實(shí)軸負(fù)波節(jié)點(diǎn)。6.阻抗圓圖上，單位圓上所有點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電阻值為0 ,因此單位圓 被稱為 純電抗圓。7. 矩 形 波 導(dǎo) 中 可 以 傳 輸 TEM 波 。()8. 對(duì)于定向耦合器而言， 定向度越大越好。()9. 電基本振子近場(chǎng)感應(yīng)區(qū)，電磁場(chǎng)的坡印廷矢量為純虛數(shù)。()10. 若組成天線金屬導(dǎo)體長(zhǎng)度I與工作波長(zhǎng)比值越小，天線效率 A越高。()三、簡(jiǎn)答題(共1題，共10分)1.請(qǐng)簡(jiǎn)單描述電基本振子周圍電磁場(chǎng)分布情

4、況。根據(jù)參數(shù)kr的取值，可將電基本振子周圍的電磁場(chǎng)分為 3個(gè)區(qū)域：. 1 *(1) krL 1,近場(chǎng)感應(yīng)區(qū)，其坡印廷矢量S (E H )為純虛數(shù)，因此其輻射功率也為純虛數(shù)，輻射功率為無(wú)功功率，只有電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，而沒(méi)有有功功率的向外輻射 ；1 *(2) krL 1,遠(yuǎn)場(chǎng)輻射區(qū)，其坡印廷矢量S (E H )為實(shí)數(shù)，因此其輻射功率也為實(shí)數(shù) ，輻射 功率為有功功率，只有電磁能量的向遠(yuǎn)方傳遞 ，而存在有功功率的向外輻射 ，且E和H都與si nr成 正比，因此輻射具有方向性；處于2區(qū)之間，稱為菲涅爾區(qū)域。四、計(jì)算證明題(共3題，證明題每題10分，計(jì)算題每題20分，共50分)1.請(qǐng)證明Smith阻抗圓

5、圖實(shí)軸正半軸上點(diǎn)所對(duì)應(yīng)歸一化電阻值r等于駐波比。A Smith圓圖是反射系數(shù)圓圖，歸一化電阻圓圖和歸一化電抗圓圖的合成;B圓圖上一點(diǎn)既代表一個(gè)歸一化阻抗，又代表這個(gè)阻抗值對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)（阻抗和反射系數(shù)是一 一對(duì)應(yīng)的）；C由歸一化阻抗的/2的周期性，因此在圓圖上旋轉(zhuǎn)一圈，即是在傳輸線上移動(dòng)/2的距離；D向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，相當(dāng)于從負(fù)載端向信源端移動(dòng)；向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，相當(dāng)于從信源端向 負(fù)載端移動(dòng)；E在旋轉(zhuǎn)時(shí)與實(shí)軸正半軸交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)電阻值為駐波比?，與實(shí)軸負(fù)半軸交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)電阻值為1/2.已知無(wú)耗傳輸線特性阻抗為 Z。=50門,負(fù)載阻抗乙=10- j20，請(qǐng)用公式以及 Smith圓 圖等2種方式，求終端

6、反射系數(shù):1（請(qǐng)?jiān)趫A圖上進(jìn)行標(biāo)注，并在下邊列出相關(guān)步驟，圓圖模版在第4 頁(yè)）4.二端口微波網(wǎng)絡(luò)圖如下圖所示，請(qǐng)求出該網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣S。圖1二端口網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配(1) 阻抗匹配的作用在微波電路中，若不匹配，將導(dǎo)致嚴(yán)重的反射，降低傳輸線效率，甚至?xí)舸﹤鬏斁€ 阻抗匹配的分類A終端負(fù)載匹配；匹配條件：乙二Zo ；匹配結(jié)果：終端負(fù)載無(wú)反射波B信源匹配；匹配條件：Zg二Z0匹配結(jié)果：信源將吸收傳輸線中的反射波C共軛匹配；匹配條件：zin =zg信源輸出功率達(dá)到最大值(3) 阻抗匹配的實(shí)現(xiàn)方法(例題講解)A 74的阻抗變換器法B并聯(lián)單支節(jié)調(diào)配法；1規(guī)則金屬波導(dǎo)要滿足的條件：(1) 波導(dǎo)管的邊界和尺寸沿著軸向

7、不變 ；(2) 波導(dǎo)內(nèi)填充的介質(zhì)是均勻、線性、各向同性的；(3) 波導(dǎo)管內(nèi)為時(shí)諧場(chǎng)。2規(guī)則金屬波導(dǎo)分析方法：電磁場(chǎng)分析方法，使用麥克斯韋方程和邊界條件精確求解波導(dǎo)管內(nèi)電磁場(chǎng)分布3矩形波導(dǎo)(1)只能存在TE波和TM波;(2)截止波數(shù)kc、2，a和b為矩形波導(dǎo)長(zhǎng)邊與寬邊長(zhǎng)度，m和n為矩形波導(dǎo)工作模式的編號(hào)；(3)截止波長(zhǎng)kc2(例題講解)(m)2 (n)2a b(4)其它重要公式：1 -( )2cBC血 2群速度Vg-(J(5)TE模的最低工作模次是TEio，TM模的最低工作模次為TMii，最低次模的截止波長(zhǎng)是最大的 般希望波導(dǎo)工作在單模狀態(tài)下 (6)矩形波導(dǎo)尺寸選擇a = 0. 7，b =(0.

8、4- 0. a)1微波網(wǎng)絡(luò)分析的3個(gè)問(wèn)題：)分隔(1)確定參考面，將微波網(wǎng)絡(luò)的均勻區(qū)(傳輸線)和非均勻區(qū)(一般而言是不規(guī)則的微波元件區(qū)域開(kāi)；由橫向電磁場(chǎng)的分布，定義等效電流l(z)和等效電壓U(z)，將傳輸線等效為雙導(dǎo)體傳輸線(3)將不規(guī)則區(qū)域化為多端口電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析2微波網(wǎng)絡(luò)的分類(1) 按照端口數(shù)分類：?jiǎn)味丝冢丝?，三端口，四端?；(2) 線性和非線性微波網(wǎng)絡(luò)；(3) 互易與非互易網(wǎng)絡(luò)；(4) 有耗與無(wú)耗網(wǎng)絡(luò)；(5) 對(duì)稱與非對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)。3參考面選取的原則(1) 必須是橫截面；(2) 要盡可能深一點(diǎn)，以便將高次模屏蔽；(3) 選擇有多種；(4) 一旦選定，對(duì)應(yīng)著一個(gè)確定參數(shù)的電網(wǎng)絡(luò)，因此

9、不能輕易改變4將微波傳輸線等效為雙導(dǎo)體傳輸線，通過(guò)坡印廷定理引入等效電流l(z)和等效電壓U(z)。5對(duì)等效電流和等效電壓進(jìn)行歸一化：U(z)二U(z)/、.Z0(z)二 l(z)Z定向耦合器的性能指標(biāo)A耦合度：C =10lg PP3PB隔離度：D =10lg 1P4C定向度：八噸Eg :某定向耦合器的耦合度為33dB ,定向度為24dB ,端口一入射功率為 25W，計(jì)算端口二和端口 三的輸出功率天線的電參數(shù)(1) 天線的方向圖A方向圖是一個(gè)三維圖形，其坐標(biāo)為，其中Pr為歸一化輻射功率，可以表示為Pr二f (二：)，即為方向圖函數(shù)；B 一般使用三維方向圖的 2垂直剖面來(lái)表示方向圖性質(zhì) ，一般為

10、E平面或H平面；C方向圖的組成：主瓣、旁瓣、后瓣D主要參數(shù)：主瓣寬度、旁瓣電平，前后比(2) 方向系數(shù)D一般指天線最大輻射方向上的輻射功率密度Smax與同輸出功率的無(wú)方向性天線在同一距離處的輻射功率密度S的比值。(3) 天線效率ARr + R因此，天線效率若要更高，Rr應(yīng)更大。由電基本振子 尺-80： 2(-)2 ,若丨比小太多，則Rr小，效率低。&增益系數(shù)GG是方向系數(shù)D和天線效率 a的合成參數(shù)，G二D a一般指天線最大輻射方向上的輻射功率密度Smax與同輸出功率的理想(天線效率 a = 100% )無(wú)方向性天線在同一距離處的輻射功率密度S的比值。(5) 天線的極化方式：線極化、圓極化和橢圓極化o.word格式.The Complete Smith ChartBlack Magic DesignT?-To .e o ifl.B&0HJb u IOKJGINL? 2i.h i _i_i_h I r 1.L Jie-CENTER13.3