【电光】南理工2005年《微波技术》A卷(附答案)

精品文档 1欢迎下载 南京理工大学课程考试试卷 教师组卷 存档用 课程教学 大纲编号 0428903 课程名称 微波技术 学分 3 试卷编号 001 考试方式 闭卷笔试 考试时间 120 分钟 满分分值 100 分 组卷年月 2005 6 组卷教师 车文荃 戴永胜 审定教师 陈如山 一 简答题 15 分 1 衬底集成矩形波导 Substrate IntegratedSubstrate Integrated rectangularrectangular WaveguideWaveguide SIRWSIRW 有何优点 在设计SIRWSIRW时应遵循的原则是什 么 2 试列出微带线中可能存在的所有损耗 3 和微带线相比 共面波导 CoplanarCoplanar Waveguide Waveguide CPWCPW 有何优 点 4 在定义微波网络的参考面时 应该注意哪几点 在图 1 所给的SmithSmith圆图中 1 最外圈的大圆上任意一点的电压 反 射系数大小为多少 其中 A B C D 四点分别对应何种终端负载 此时传输线上传输的是什么形式的波 行波 驻波 or 行驻波 2 中心点的驻波系数为多少 此时的负载情况如何 图 1 Smith 圆图 二 图 2 为一个四分之一波长的同轴谐振腔 coaxialcoaxial resonanceresonance cavitycavity 的 纵剖面示意图 15 分 a b AB C D 精品文档 2欢迎下载 图 2 试确定同时满足以下两个条件时该谐振腔的几何尺寸 a 和 b 的取值范围 a 为同轴内导体半径 b 为同轴外导体半径 设工作频率为f f0 0 10GHz 10GHz 1 同轴线内无高次模传输 2 同轴腔能承受的功率容量最大 提示 TETE11 11模为同轴线内的第一高次模 其截止条件为 ba 三 假设有一电阻性负载 欲使其与的传输线相匹配 采取 100 L Z 50 0 Z 的方法是在二者之间另加一段传输线 设工作频率为 试确定 GHzf10 0 10 分 1 该传输线的特性阻抗 2 该传输线的长度 四 试设计一个功率分配比为 2 1 的威尔金森 Wilkson 功率分配器 已知输 入输出端的特性阻抗均为 假设工作频率为 微带衬底的有 50GHzf3 0 效介电常数为 20 分 56 2 eff 1 确定两个分支的特性阻抗 Z1和 Z2 2 确定两个分支的长度 3 确定隔离电阻的阻值 五 图 3 为 3dB 积分混合环 QuadratureQuadrature HybridHybrid 的结构示意图 15 分 4 精品文档 3欢迎下载 图 3 1 现假设 1 端口为输入端口 试分别指出直通端口 耦合端口和隔离端口 2 假设四个端口的功率分别为 P1 P2 P3 P4 用以上给出的功率定义以 下几个参数 耦合系数 CouplingCoupling CoefficientCoefficient 隔离度 IsolationIsolation 方向性 DirectivityDirectivity 3 写出该积分混合环的 参数矩阵 并给出大致的物理解释 六 微波器件的散射参数可以用矢量网络分析仪测量得到 其外部特性便可以 用散射参数来表示 下面是测量所得的某带通滤波器通带内的 S 参数 15 分 根据此 S 参量 请确定该滤波器的如下外部特性参量 1 插入相移 2 输入驻波比 3 插入衰减 dB 七 图 4 所示为无耗传输线 试用 Smith 圆图求以下参量 10 分 1 传输线上的驻波比和终端负载处的电压反射系数 2 该传输线的输入阻抗 3 若相邻两波节点的间距为 60mm 试求终端负载到第一个电压波腹点和第 一个电压波节点的实际距离 图 4 Zin L 0 4 ZL 50 j50 Z0 50 23 32 23 32 0 070 78 0 780 07 jj jj ee S ee 精品文档 4欢迎下载 微波技术试题答案及评分标准 一 简答题 15 分 每题 3 分 1 制作简单 紧凑的平台 与平面电路的连接比较简单 低成本 高 Q 值 功 率容量大 体积小 重量轻 集合了矩形波导和微带线的双重优点 应遵循的原则是 其中 d 是金属柱的直径 p 是相邻两 5 g d 2pd 金属柱的间距 2 微带线中的损耗 导体损耗 介质损耗 辐射损耗以及表面波损耗 3 1 提供铁氧体非互易器件所需的圆极化射频磁场 2 较容易实现有源器件的放置 3 特性阻抗与衬底厚度无关 4 1 单模传输时参考面上只考虑主模场强 因此参考面应选在远离不连续的 地方 2 参考面必须与波传输方向垂直 使场的横向分量与参考面共面以便与 之对应的参考面上的电压 电流有明确定义 5 1 最外圈的电压反射系数为 1 A B C D 分别对应开路负载 短路负载 感性负载以及容性负载 此时传输线上传输的是驻波 2 中心点的驻波系数为 1 此时接匹配负载 二 分 1 无高次模传输 ba 2 功率容量最大 1 65 b a 3 因为同轴线左端开路 为防止能量辐射 因此圆波导应处于截止状 态 3 41a 工作频率f0 10GHz 所以工作波长 根据上面三式 能够求3cm 出 b 1 65a a 3 6mm 三 分 1 所加传输线构成阻抗变换器 因此传输线的阻抗是 4 精品文档 5欢迎下载 0 70 7 L zz z 2 传输线的长度 0 47 5 4 c lmm f 四 分 1 因为 2 3 2 0 5 0 707 1 Pk k P 所以特性阻抗 2 10 151 5ZZkk 2 20 3 1 103 k ZZ k 2 真空中的波长 0 0 100 c mm f 介质中的波长 0 0 62 5 p eff mm 所以 两个分支的长度 0 15 625 4 p lmm 3 隔离电阻的阻值是 2 0 1 106 k rZ k 五 分 1 端口 2 为直通端口 端口 3 为耦合端口 端口 4 位隔离端口 2 耦合系数 1 3 10log P C P 隔离度 1 4 10log P I P 方向性 3 4 10log P D P 3 该混合环的 S 参数矩阵为 010 001 1 1002 010 j j S j j 精品文档 6欢迎下载 端口 1 进入的能量 从端口 2 和端口 3 输出 没有能量从端口 4 输出 各端口接匹配负载 端口的反射系数为 0 耦合端口输出的信号较直通端 口输出的信号在相位上滞后 90 度 六 分 1 插入相移 21 2 3 2 输入驻波比 11 11 11 0 07 1 15 11 0 07 S S 3 插入衰减 22 21 11 10lg10lg2 16 0 78 LdB S 七 分 1 负载的归一化阻抗为 在圆图上记为点 A 从 0 5050 1 50 L Zj Zj Z Smith 圆图上可以看出 驻波比 端口处的反射为2 62 对应的角度为 64o 因此 1 0 45 1 0 36 0 360 36 2 0 45 jj ee 2 从点 A 沿等反射系数圆顺时针旋转到点 B 从圆图上可以读出此时0 4 的归一化阻抗为 传输线的输入阻抗为 0 430 34 B zj 0 0 430 345021 317 inB ZzZjj 3 由题知 60 2 mm 120mm 设 C 点对应电压波节点 D 点对应电压波腹点 由 A 点沿等反射系数圆顺时针旋转 求得 0 250 1640 08610 32 0 5