微波技術(shù)與天線考試試卷

一、填空1、充有介質(zhì)的無(wú)耗同軸傳輸線，其內(nèi)、外導(dǎo)體直徑分別為，傳輸線上的特性阻抗。（同軸線的單位分布電容和單位分布電感分別)匹配負(fù)載中的吸收片平行地放置在波導(dǎo)中電場(chǎng)最處，在電場(chǎng)作用下吸收片強(qiáng)烈吸收微波能量，使其反射變小。平行z軸放置的電基本振子遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)只有和兩個(gè)分量，它們?cè)诳臻g上（選填：平行，垂直），在時(shí)間上（選填：同相，反相）。已知某天線在E平面上的方向函數(shù)為，其半功率波瓣寬度。旋轉(zhuǎn)拋物面天線由兩部分組成，把高頻導(dǎo)波能量轉(zhuǎn)變成電磁波能量并投向拋物反射面，而拋物反射面將其投過(guò)來(lái)的球面波沿拋物面的向反射出去，從而獲得很強(qiáng)。二、判斷1、傳輸線可分為長(zhǎng)線和短線，傳輸線長(zhǎng)度為3cm，當(dāng)信號(hào)頻率為20GHz時(shí)，該傳輸線為短線。（錯(cuò)）2、無(wú)耗傳輸線只有終端開(kāi)路和終端短路兩種情況下才能形成純駐波狀態(tài)。（錯(cuò)）3、由于沿smith圓圖轉(zhuǎn)一圈對(duì)應(yīng)，變換等效于在圖上旋轉(zhuǎn)180°，它也等效于通過(guò)圓圖的中心求給定阻抗（或?qū)Ъ{）點(diǎn)的鏡像，從而得出對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納（或阻抗）。（對(duì)）4、當(dāng)終端負(fù)載阻抗與所接傳輸線特性阻抗匹配時(shí)，則負(fù)載能得到信源的最大功率。（錯(cuò)）5、微帶線在任何頻率下都傳輸準(zhǔn)TEM波。（錯(cuò)）6、導(dǎo)行波截止波數(shù)的平方即一定大于或等于零。（錯(cuò)）7、互易的微波網(wǎng)絡(luò)必具有網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱性。（錯(cuò)）8、諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)和等效電導(dǎo)是微波諧振器的三個(gè)基本參量。（對(duì)）9、天線的輻射功率越大，其輻射能力越強(qiáng)。（錯(cuò)）10、二端口轉(zhuǎn)移參量都是有單位的參量，都可以表示明確的物理意義。（錯(cuò)）三、簡(jiǎn)答題（共19分）1、提高單級(jí)天線效率的方法？（4分）（）提高天線的輻射電阻（）降低損耗電阻。2、在波導(dǎo)激勵(lì)中常用哪三種激勵(lì)方式？（6分）（1）電激勵(lì)；（2）磁激勵(lì)：（3）電流激勵(lì)。3、從接受角度來(lái)講，對(duì)天線的方向性有哪些要求？(9分)主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾；旁瓣電平盡可能低；天線方向圖中最好能有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化時(shí)，零點(diǎn)方向也隨之改變；四、計(jì)算題（41分）1、矩形波導(dǎo)BJ-26的橫截面尺寸為，工作頻率為3GHz，在終端接負(fù)載時(shí)測(cè)得行波系數(shù)為0.333，第一個(gè)電場(chǎng)波腹點(diǎn)距負(fù)載6cm，今用螺釘匹配?；卮鹨韵聠?wèn)題。（1）波導(dǎo)中分別能傳輸哪些模式？（6分）（2）計(jì)算這些模式相對(duì)應(yīng)的及。（9分）解：（1）利用矩形波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)的計(jì)算公式，計(jì)算各波型的截止波長(zhǎng)；然后由傳輸條件λ<來(lái)判斷波導(dǎo)中可能存在的波形。2、設(shè)雙端口網(wǎng)絡(luò)已知，終端接有負(fù)載,如圖所示，求輸入端反射系數(shù)。（8分）建立在等效電壓、等效電流和等效特性阻抗基礎(chǔ)上的傳輸線稱為等效傳輸線。極化方式主要有橢圓極化、圓極化和線極化三種方式。橫向尺寸遠(yuǎn)小于縱向尺寸并小于波長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線。在無(wú)線電波傳輸過(guò)程中，產(chǎn)生失真的原因主要有媒質(zhì)的色散效應(yīng)和隨機(jī)多徑傳輸效應(yīng)。二、判斷題（每題1分，共10分）1、TE波和TM波的最低次模分別為和（錯(cuò)）2、將而的波稱為T(mén)E波（錯(cuò)）3、描述光纖傳輸特性主要是色散和損耗（對(duì)）4、輻射電阻越大，有效長(zhǎng)度越短，天線的輻射能力越強(qiáng)（錯(cuò)）5、天線通信的最佳功率（對(duì)）6、智能天線技術(shù)使得空分多址（SDMA）成為可能（對(duì)）7、若無(wú)耗線處于行波狀態(tài)時(shí)，則終端反射系數(shù)為，且（錯(cuò)）8、相速度可以用來(lái)表示波能量的傳輸速度（錯(cuò)）9、多徑效應(yīng)造成了天線系統(tǒng)傳輸過(guò)程中信號(hào)的衰落（對(duì)）10、天線接收的功率可分為三個(gè)部分：接收天線的再輻射功率、負(fù)載吸收的功率和媒質(zhì)的損耗功率。（對(duì)）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共24分）1、微波的特點(diǎn)有哪些？答：（1）似光性（2）穿透性（3）款頻帶特性（4）熱效應(yīng)特性（5）散射特性（6）抗低頻干擾特性2、HE11模的主要優(yōu)點(diǎn)？（1）它不具有截止波段，而其它模只有當(dāng)波導(dǎo)直徑大于0.626時(shí)，才有可能傳輸；（2）在很寬的頻帶和較大的直徑變化范圍內(nèi)，HE11模的損耗較?。唬?）它可以直接由矩形波導(dǎo)的主模激勵(lì)，而不需要波型變換；3、從接受角度來(lái)講，對(duì)天線的方向性有哪些要求？主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾；旁瓣電平盡可能低；天線方向圖中最好能有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化時(shí)，零點(diǎn)方向也隨之改變；4、為什么規(guī)則金屬波導(dǎo)內(nèi)不能傳播TEM波？答：如果存在TEM波，則要求磁場(chǎng)應(yīng)完全在波導(dǎo)的橫截面內(nèi)，而且是閉合曲線，由麥克斯韋第一方程知，閉合曲線上磁場(chǎng)的積分應(yīng)等于曲線相交鏈的電流，由于空心金屬波導(dǎo)中不存在傳播方向上的傳導(dǎo)電流，故必須要求有傳播方向的位移電流。由，知傳播方向有電場(chǎng)存在，而與TEM波的定義相矛盾。計(jì)算題（共36分）1、一根75均勻無(wú)耗傳輸線，終端接有負(fù)載，欲使線上電壓駐波比為，則負(fù)載的實(shí)部和虛部應(yīng)滿足什么關(guān)系？(6分)解：由駐波比，可得終端反射系數(shù)的模值應(yīng)為于是將代入上式，整理得負(fù)載的實(shí)部和虛部應(yīng)滿足的關(guān)系式為即負(fù)載的實(shí)部和虛部應(yīng)在圓心為、半徑為100的圓上，上半圓的對(duì)應(yīng)負(fù)載為感抗，而下半圓的對(duì)應(yīng)負(fù)載為容抗。2、設(shè)某矩形波導(dǎo)的尺寸為試求工作頻率在3GHZ時(shí)該波導(dǎo)能傳輸?shù)哪Ｊ?。?分）解：由得可見(jiàn)，該波導(dǎo)在工作頻率為3GHZ時(shí)只能傳輸模。3、直立接地振子的高度當(dāng)工作波長(zhǎng)時(shí)，求此天線的有效高度及輻射電阻。若歸于輸入電流的損耗電阻為5，求天線的效率。（10分）解：設(shè)天線上電流分布為根據(jù)有效高度的定義有天線的有效高度為在無(wú)限大理想導(dǎo)電地面上的單極天線的輻射電阻的求法與自由空間對(duì)稱振子的輻射電阻求法完全相同。但單極天線的鏡像部分并不輻射功率，因此其輻射電阻為同樣長(zhǎng)度的自由空間對(duì)稱振子輻射電阻的一半。根據(jù)上述分析和式，單極天線的輻射功率為所以單極天線的輻射電阻為用MATLAB編程計(jì)算得可見(jiàn)，當(dāng)天線高度時(shí)，輻射電阻是很低的。根據(jù)效率的定義有