微波技术基础试题ppt课件.ppt

2011秋季考试参考答案 1 一 简答题 6 5 30分 1请写出无耗传输线三种工作状态及其相应状态下终端负载的特点 答 行波状态 或者无限长传输线 2分全驻波状态 负载短路 开路或纯电抗 2分行驻波状态 任意负载 1分 2请写出史密斯圆图的构成思想及每圆周对应传输线长度 答 消去特征参数 归一化 把归于相位 等圆为基底套覆阻抗圆图和驻波比 4分每圆周对应半个波长的传输线长度 1分 2 3请写出圆波导中的三种主要模式及特点 答 传输主模模 1分损耗最小的模模 2分轴对称的模模 2分 4请写出双端口网络 的物理意义及反射系数变换公式 答 2端口匹配时 1端口的反射系数 1分 1端口匹配时 2端口到1端口的传输系数 1分 2端口匹配时 1端口到2端口的传输系数 1分 2分 3 5请写出微波谐振腔的特性参数 矩形谐振腔的基本模式 答 谐振波长 1分品质因数 1分等效电导 1分矩形谐振腔模 由 模在z方向加两块短路板构成 2分 6请写出E面T的功能 答 1端口输入 2端口和3端口功率平分 相位相反 2分2端口和3端口等幅同相输入 1端口无输出 2分2端口和3端口等幅反相输入 1端口输出最大 1分 H面T 环形器 4 二 10分 如图所示的微波等效电路中 当终端接匹配负载时 要求输入端匹配 求电阻和所满足的关系 解 采用矩阵来求解 利用级联性质 4分 利用阻抗变换性质 可得到条件是 2分 4分 P43例2 5 三 10分 使用参数定义的双端口网络 端接负载 1 写出参数无耗 互易 对称性质 2 证明参数的阻抗变换性质 解 1 无耗则是实数 是纯虚数 2分互易则 1分对称则 1分 阻抗变换性质为 2 如图所示根据参数定义 输入反射系数定义为 负载反射系数定义为 1分 1分 1分 1分 2分 S参数 6 四 10分 如图所示为某微波电桥 它的矩阵可以写为 4臂匹配输入 3臂接匹配负载 1 2臂接反射系数为的不匹配负载 求与的关系 解 根据参数定义 由题意可知 3分 3分 2分 2分 7 五 12分 无耗传输线终端接负载阻抗 测得终端电压反射系数相角和电压驻波比 求 1 终端负载反射系数和传输线特性阻抗 2 线上电压波节处和电压波腹处的输入阻抗 解 1 由反射系数和驻波比关系可得 反射系数 2分 根据反射系数与输入阻抗关系 可得特性阻抗 2分 2分 2 电压波腹处为纯阻且为最大值 电压波节处为纯阻且为最小值 2分 2分 8 六 12分 如图所示电路 其中网络的矩阵已知 串联阻抗 并联导纳 传输线长度 负载反射系数 求系统的输入反射系数 解 选取参考面将串联阻抗和并联导纳作为网络 根据级联性质可得 根据双端口网络和的变换关系 可得 3分 2分 由反射系数变换性质可得 根据传输线反射系数变换性质 由反射系数变换性质可得 3分 2分 2分 9 七 16分 如图 a 所示 宽边 窄边的矩形波导 问 1 写出模的截止波长 2 写出主模模的场方程 如果选取BJ 32波导 问 3 工作波长6cm时波导中能出现哪些波形 4 在主模模工作时 波导内测得相邻波节的距离为10 9cm 求波导波长和工作波长 解 1 2 用做领矢 2分 4分 10 或者用做领矢 3 可知 工作波长 根据波的传输条件 可知波导中能够传输的波型有 5分 4 波导内 相邻波节间距离为二分之一波导波长 可得 由波导波长定义 1分 2分 1分 1分 11 2010秋季考试参考答案 12 一 简答题 每题3分 共30分 1 无耗传输线上阻抗呈周期分布 其周期大小多少 反射系数的分布规律呢 答 都是二分之一波长周期 2 短路传输线 长度小于四分之一波长时 相当于电容还是电感 答 电感 13 3 写出长线方程 电报方程 并给出U I的解 4 在Smith圆图中指出短路点 匹配点 并给出向电源的旋转方向 答 短路点 实轴最左侧 匹配点 坐标原点 向电源 顺时针 14 5 矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什么 答 TE10和TE11 6 金属圆波导中TEmn模式 其中是m阶Bessel函数的根 还是其导数的根 答 导数的根 TE波截止波长取决于m阶Bessel函数导数第n个根 7 矩形波导截面 写出模的截止波长 并说明为什么矩形波导存在高通特性 传输 15 8 写出如图双口网络的输入反射系数的表达式 答 9 一段矩形波导 尺寸 TE10模的散射矩阵如下 写出其传输TE20模时的散射矩阵 16 10 说明微波系统什么时候产生谐振 当采用铜质矩形腔不满足品质因数 Q值 的要求可以镀银镀金的方法来加以改善 试分析其原因 答 减小表面电阻 降低损耗 17 二 15分 请根据S参数的反射系数变换特性 写出如图传输线上反射系数与负载反射系数的关系 18 三 15分 TEM波传输线电路如图所示 传输线均匀无耗 特性阻抗 工作波长 80cm 传输线长L 20cm 负载 求 1 负载的电压反射系数 2 电压驻波比 3 输入阻抗 4 距负载最近的电压波节位置 19 四 20分 定向耦合器满足以下条件 1 是无耗互易网络 2 每对端口相互隔离 即S12 S34 0 3 其中一对端口匹配 如S11 S22 0 1 写出其S散射参数 2 根据幺正性的振幅条件 证明 3 不失一般性 理想定向耦合器设为S13 S24 S14 S23 说明这样做的依据 4 证明理想的定向耦合器主路和副路相位相差90度 20 五 20分 已知矩形谐振腔 内部工作在模式 空气填充 1 求谐振波长 2 写出腔内电场和磁场的表达式 3 画出腔内的电 磁力线图 21 09年12月考题A答案 22 一 简答题 每题3分 共30分 1 试用负载阻抗和特性阻抗表示反射系数 2 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和传播常数的表达式和频域无耗传输线方程 23 3 已知矩形波导截面 自由空间波长 写出TE10模的波导波长 4 Smith阻抗圆图是由哪两个坐标系组成的 向电源旋转方向是顺时针还是逆时针 为什么 阻抗圆图 导纳圆图 顺时针向电源 原因 smith圆图逆时针时相角增大 5 在其它条件相同时 微带宽度w增大 特性阻抗是变大还是变小 为什么 当宽度变大时 电容C变大 而 所以特性阻抗变小 24 6 金属圆波导存在哪两种简并现象 其传输主模是什么 极化简并 TM1n模和TE0n简并 传输主模是TE11 7 波导系统中其电磁横向分量可以用纵向分量表示 请写出线性不变性矩阵 并以纵向分量为领向矢量为例写出矩形波导TE10模的横向分量 25 8 说明 参数的无耗 互易和对称性质 网络对称时Sii Sjj网络互易时Sij Sji网络无耗时 I S S 0幺正性 9 试写出耦合传输线偶模阻抗和奇模阻抗的定义 并比较两者的大小 偶模激励和奇模激励是一种外部激励 偶模激励是磁壁 偶对称轴 奇模激励是电壁 奇对称模 给出电力线分布 Cg Cf 所以Co Ce 偶模阻抗大于奇模阻抗 或者通过Y0e和Y0o大小比较也可以 要注意Y12为负数 26 10 写出谐振腔品质因数Q的普遍定义式 当集肤深度变小时谐振腔品质因数Q如何变化 为什么 27 二 15分 如图传输线中负载为何值时 输入阻抗时无反射达到匹配 已知 28 三 15分 证明互易无耗三端口网络不能同时匹配 即无法达到 采用反证法 假定S11 S22 S33 0 可知 29 四 20分 已知矩形波导中电场为 今在z方向的z 0和z L处设置两块短路板以构成模谐振腔 对于模L 30 五 20分 定向耦合器满足以下条件 1 是无耗互易网络 2 每对端口相互隔离 即S12 S34 0 3 其中一对端口匹配 如S11 S22 0 根据幺正性的振幅条件 证明 也就是说 理想的定向耦合器 主路S41和副路S31相位差90 也称为