微波技术答案6.pdf

1 桂林电子工业学院试卷 学年第 学期 课号 课程名称 微波技术与天线 适用班级（或年级、专业） 考试时间 120 分钟 班级 学号 姓名 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 成绩 满分 28 16 25 13 18 得分 评卷人 一、填空题(每空 2 分，总 28 分。答案写在答题纸上。) 1 特性阻抗为 Z0的无耗传输线终接实数负载 RL时， 距离负载 /2 处等效阻抗为 RL， 而距离负载 /4 处其等效阻抗为 2 0 / L ZR。 2. 如果均匀传输线上终端短路，则线上电压为 驻 波分布，在负载处，电压为 驻波 波节点 ，电流为 驻波波腹点 。 3. 电基本振子和半波对称振子的方向系数分别为 1.5 和 1.65 ;理想地面上高度 为/4 的鞭天线, 方向系数为 3.3 。 4. 在传输 TE10模的矩形波导中开有窄缝如图所 示，其中能辐射电磁波的缝隙有 ， 不能形成有效辐射的有_ 。 5. E-T 的主线上两端口输入信号 反相 (同相/反相)时，在 E 臂有最大输出，E-T 的 主线上两端口输入信号 同相 (同相/反相)时，在 E 臂有最小输出。 6N 端口网络中，散射矩阵的元素 Sij的物理意义为 当所有其它端口端接匹配负载时 从端口 j 至端口 i 的传输系数 (4 分)。 二、简答题：(16 分) 1. 五个理想点源沿 z 轴放置（如图） ，组成的均匀 直线阵，理想点源相距 d= /2，相邻点源馈电相 位差为。请写出该直线阵的阵因子。如果要使 此直线阵辐射为端射阵，最大辐射方向为 =0o ， 应取什么值？(9 分) 2. 何为抛物面天线的最佳照射？试简述抛物面天线的方向函数与天线的口面面积和电 试卷编号： 6 A dddd Iej0IejIej2Iej3Iej4 z x 2 波的波长的关系。(7 分) 解： 1. 电基本振子的方向函数： )sin()( 0 =f (2 分) 五个线阵的阵因子为： max 5 sinsin () 1122 () 5 sinsin 22 a a n f F fn = (3 分) 式中 2 coscoscos 2 kd =+=+=+ (2 分) 当端射阵时，0 = 则 cos0=+=+= 可得 = (2 分) 2. 在得到较为均匀的口面场分布，同时又保证功率溢失不大，使抛物面天线方向系 数因素 g 达到最大值的工作状态为最佳照射。 (2 分) 在最佳照射时有 22 440.83 SS Dg = (3 分) 抛物面天线的方向函数与天线的口面面积成正比，与电波的波长的平方成反比。 (2分) 三、(25 分)如图无耗传输线长为 0.75，特性阻抗 50 ，测得其驻波比为 2.3，并在距离 终端 0.1处，测得其电压为最小值|V|=|V|min=12V。 Eg Zg=50 Z0=50 3/4 ZL 1求负载阻抗、输入端的输入阻抗和反射系数；(6 分) 2画出线上电压振幅分布， ，标明电压最大点和最小点的位置和振幅值，并计算负 载得到的功率；(8 分) 3用短路单支节进行匹配，利用圆图求支节的最近接入位置和支节的长度；(8 分) 4求匹配后负载得到的功率。(3 分) 解： 1. 1 . 0 min =d，由电长度 0.4 处为起点，沿2.3 =的圆顺转得 03 j30)6 . 06 . 0(50,35. 0 max =jZd L (2分) 以归一化0.60.6 L Zj=为起点顺转0.25得归一化0.90.84 i n Zj=+ 4245)84. 09 . 0(*50jjZin+=+= (2分) 3 = + + = + =734 . 0 504245 504245 0 0 j j ZZ ZZ in in in (2分) 2. 已知得35. 01 . 0 maxmin =dd (2分) VUVU6 .273 . 21212 maxmin = (2分) （ minmax 1227.6 0.240.552 5050 IAIA=） 312. 324. 06 .27 2 1 2 1 minmax =IVPL W (2分) 3. 由已知归一化阻抗z L=0.6-j0.6 其对应的电长度为0.393 得83. 083. 0jyL+= 其对应的电长度为0.143 (1分) 与g=1的圆交于两点： 931. 01 1 jy+= 波长数为0.16 931. 01 1 jy= 波长数为0.34 (2分) 所以：结点位置d1=(0.16-0.143) =0.016 d2= (0.34-0.143) =0.197 (2分) 由归一化电抗 931. 0 2 jy= 波长数为0.381 931. 0 2 jy = 波长数为0.119 (2分) 所以：支节长度 131. 0)25. 0381. 0( 1 =l 369. 0)25. 0119. 0( 2 =+=l (2分) 取其中较短的一对: d1=0.016 , 131. 0 1 =l (1分) 4匹配后负载得到的功率 0 22 3.312 3.94() 10.4 1 L L P PW= (3分) 四. (13分)若矩形波导横截面尺寸为ab=72mm34mm, 工作频率为f =4.5GHz, 1. 波导内可传输哪些模式？其中有无简并模式？主模的波导波长为多少？(10分) 2. 要保证单模传输，工作频率应为什么范围？(3分) 解：f =4.5GHz 得: mmm f c 67067. 0 5 . 4 3 . 0 = 1. 由截止波长 22 ()( ) 2 c cmn f ab =+得，矩形波导截止波长从低到高的模式: (2分) 27.6 12 |U|(V) 0.7 0.35 0.1 (2分) 4 m=1, n=0时，c=144mm f c =2.08GHz m=2, n=0时，c=72mm f c =4.16GHz m=0, n=1时，c=68mm f c =4.41GHz (3分) m=1, n=1时，c=62mm f c =6.45GHz 所以可以传播TE10, TE20, TE01模式,无简并模式. (3分) 22 67 75.69() 1( /)1(67/144) g C mm = (2分) 2. 要保证单模TE10传输，应有 1020cc fff (1分) 故工作频率范围应为 2.08G f 4.16G (2分) 五、(18分) 理想定向耦合器如图，四个端 口均匹配， 已知直通端口与入射端口信号为 同相，耦合端口相位超前直通端口 /2，且 耦合端口的能量是入射端口能量的1/100， 试求此网络的S参数。 S11=S22=S33= S44=0 (4 分)2) 端口、隔离，、隔离及互易, S14=S41=0， S23=S32=0 ， (4 分) 又由网络互易及无耗可得： 1213 1213 1312 1312 00 00 00 00 SS SS S SS SS = (4分) 3) 由耦合度的公式： 2 31 1 100 S=， 耦合端口相位超前直通端口 /2， 31 1 10 Sj= （与输入同相） (2