微波技术与天下资料-范瑜-排版.doc

微波技术与天线(课程资料)-v1.0一 填空1.矩形波导传输的主模为 TE10；微带线传输的主模为 TEM模，同轴 线传输的主模为 TEM模。2.测得一微波传输线的反射系数的模为 0.5，则驻波系数等于 3；若传输 线特性阻抗为 75 欧姆，则波节点的输入阻抗为 25。3.微波传输线是一种 分布参数电路，其线上的电压和电流沿线的分布规律可以由 传输线方程来描述。4.均匀无耗传输线的特性阻抗为，终端负载获得最大功率时，负载阻抗 ZL。5.矩形波导尺寸 a=2cm，b=1.1cm，若在此波导中只传输 TE10 模，则其中电磁波的工作波 长范围为 2.2cm Z0 时，第一个电压波腹点在 终端；当负载 为感性阻抗是，第一个电压波腹点距离终端的距离在 0z 1 的介质，只传输 TE10 波的条件又是什么？ 0.1000.8900 19 测得某二端口网络的 S 矩阵为 00.8900.200 ，问此二端口网络是否互易和无耗？若在端口 2 短路，求端口 1 处的反射损耗。20 求下图所示终端接匹配负载时的输入阻抗，并求出输入端匹配的条件。21 求下图所示并联网络的 S 矩阵。22 微波网络的 S 矩阵具有什么特点？S 矩阵的幺正性表示了什么意义？23 写出 1GHz，10nH 的串联电感的 S 参数，设特征阻抗是 50 欧姆，此 S 矩阵有什么特点？24 五直线阵，其中心连线单元边射阵，天线元间距为半个波长，各天线元上的电流振幅按 照 1:2:3:2:1 的比例分布。试确定阵因子和归一化方向图。 p25 已知某天线在 E 平面上的方向函数为 F (q ) = cos 4cosq -p ，求 E 平面波峰位置并4 微波技术与天线(课程资料)-v1.0计算其半功率波瓣宽度。26、微波电路路如图所示，已知均匀无耗线特性阻抗为 Z 0= 50W ，负载阻抗 Zl= (1 - j )Z 0eZ g = Z 0AB C DI = 0.1A(振幅值)Z 0rZ 1Z lZl 4l 40（1） Z l =？时，AB 段是行波状态？（2）指出 BC，CD 段的工作状态（行波、驻波、行驻波），并求出各段的电压驻波比 rBC ，rCD 。（3）BC 段中电压波节点距负载求 Z l （C 点）的最小距离 Z min = ?27 空气媒质矩形波导尺寸为：宽边 a= 23mm ，窄边 b= 10mm 。求此波导只传TE10 波的工作频率范围；（2）此波导只传TE10 波时，在波导宽边中央测得两个相邻的电场强度波节点相距22mm ，求工作波长 l ；28 如图所示电路中 Z 0Z gg= 50W ，信源 Zl 4= Z 0，源电动势为el 2= 100v(复数振幅值)，Z L= 2Z 0e Z 0 r Z 1Z 0Z L = 2Z 0AB C（1） 指出 AB，BC 段上的工作状态。（2） 求出 AB，BC 段上的电压驻波比 rAB ,rBC 。（3） 求 B 点的电压值 U B 和 BC 段电压波节点处的阻抗。29 已知无耗 TEM 传输线特性阻抗 Z 0传输线中断为电压波腹点，求= 50W ，电压波节点阻抗为 25W 、该点电压 Umin= 5V 。（1）终端反射系数 Gl 和负载阻抗 Z l 及负载吸收功率 Pl（2）若用 l 阻抗变换器进行匹配，求阻抗变换器接入位置 d 和 l 阻抗变换器的特性阻抗 Z 。440微波技术与天线(课程资料)-v1.00.100.8900.2030 测得某二端口网络的 S 参数矩阵为S = 0.890问：（1）此二端口网络是否互易和无耗，用 S 参数说明；（2）若端口 2 接短路负载，求端口 1 处的电压驻波比 rm 。31 已知一个无耗互易对称的二端口元件，输出端接匹配负载，测得输入端的反射系数为0.8 j p /2Gl = e ，求（1） S11,S21,S22 ；（2）求该元件的工作特性参数：输入驻波比 r 、电压传输系数 T 和元件的固有衰减 L(dB )（3）若输出端接开路负载，求输入端的电压驻波比 rin 。32 已知天线归一化方向图函数为 F(q ,j)，（1）写出最大辐射方向的方向系数 D 的表达式；（2）若已知天线方向系数为 D=100，输入功率为 Pm= 100W，该天线效率为hA= 0.6 ，请计算最大辐射方向 r= 10km 处的辐射场强度（峰值）。（3）若保持最大辐射方向上 r方向系数。= 20km 处的电场强度振幅与 r= 10km 处相等，求此时天线的33 如图所示，3 个半波振子（ 2l= l ）形成均匀直线阵列，电流分布如图所示，架设于理2想地面上，求纸平面的方向图函数 f(D)。pjIe 2Ip-jIe 22lhDddD = 0d = l 4h = l 4l - 工作波长34 空气波导终端接喇叭天线。已知矩形波导宽边和窄边尺寸 a= 2.3cm ， b= 1.0cm 。波导上传输TE10 模时测得波导上相邻电场最大值之间的间距为 2.2cm 。试求：（1）波导上TE10 单模传输的频率范围。（2）波导波长 lg 、工作波长 l 和相速v p 。微波技术与天线(课程资料)-v1.0d 1abd 235 如图所示，2 个半波振子（ 2l= l ）形成均匀直线阵，架设于理想地面上，电流分布如2图所示。求纸平面的方向函数 f(D)。d = l4IIe -j90H = l2D s11 36 某一个同轴波导的转换接头的散射矩阵为： S = s21 s12 s ，求：端口 2 匹配时端口 1 的22 驻波比 r1 ；端口 1 匹配时端口 2 的驻波比 r237 已知某天线的方向性函数为 f (q ) = 1+ sin q，求归一化方向性函数 F (q ) 、方向性系数、半功率宽度。38 在特征阻抗为 600 欧姆的均匀无耗传输线上测得电压最大值是 200V，电压最小值是 40V，第一个电压最小值距离负载的位置是 0.15 个波长，求负载 Z L 。现在用特征阻抗为 600 欧姆 的并联单支节进行匹配，求出支节的位置和长度。39 在一均匀无耗传输线上传输频率为 3GHz 的信号，已知其特征阻抗为 Z0 = 100W ，终端 接 ZL = 75 + j100W 的负载，求：传输线上的驻波系数、离终端 10cm 处的反射系数、离终端 2.5cm 处的输入阻抗。40 特征阻抗 Z0 = 50W 的理想传输线，终端接有负载阻抗 ZL = 100 + j75W ，可以用以下方法实现 l4 阻抗变换器匹配：即在终端前接一段终端短路传输线，如下图所示。求这种情况下 l 4 阻抗变换器的特征阻抗 Z01 及短路线的长度。微波技术与天线(课程资料)-v1.041 试求图示终端接匹配负载时候的输入阻抗，并求输入端匹配的条件。解： 不引起反射的条件为： 从而求得： 一般可取42 设双端口网络的 S 参数已知，终端接有负载 Z L ，如下图所示，求输入端的反射系数。四 Smith 圆图试题（要求写出必要步骤）：1 已知传输线的特征阻抗为，工作波长，负载阻抗。求第一 个电压波腹点至终端的距离、驻波比，行波系数。2 在特性阻抗的无耗传输线上，测得，第一个电压 波节点距离终端 0.15 ，求负载阻抗及负载导纳 。微波技术与天线(课程资料)-v1.03 一 无 耗 传 输 线 的 特 性 阻 抗 为 ， 长 度 为 10cm ， 假 如 输 入 阻 抗，求出负载阻抗；为了替代需要用多长的终端短路传输线。4 已知传输线特性阻抗为，线长,，距离始端 最近的电压波腹点至始端距离为，求和。5 特征阻抗为 50 欧姆的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹为 20V，波节为 12V，距离终端最近的电压波腹点距离终端的距离为 0.37 l ，求负载阻抗的大小。6 已知 YL = (0.2 - j0.4)Y0 ，工作波长 l = 10cm 。求第一个电压波节点和第一个电压波腹 点到负载的距离、驻波比和行波系数。7 已知传输线的特性阻抗为 Z 0= 50W ，终端负载阻抗，求距离终端负载处的输入阻抗。8 已知传输线的特性阻抗，终端接负载阻抗，求终端反射系数 及距离终端第一个电压波腹点至终端的距离。简答题1. 微波的特点有哪些？答：（1）似光性 （2）穿透性 （3）款频带特性 （4）热效应特性 （5）散射特性 （6）抗低频干扰特性2.从接收角度来说，对天线的方向性有哪些要求？（1） 主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰；（2） 旁瓣电平尽可能低；（3） 天线方向图中最好能有一个或多个可控制的零点，以便将零点对准干扰方向，而且当干扰方向变化时，零点方向也随之改变；3.为什么规则金属波导内不能传播 TEM 波？答：如果存在TEM波，则要求磁场应完全在波导的横截面内，而且是闭合曲线，由麦克斯韦第一方程知，闭合曲线上磁场的积分应等于曲线相交链的电流，由于空心金属波导中不存在传播方向上的传导电流，故必须要求有传播方向的位移电流。由，知传播方向有电场存在，而与TEM波的定义相矛盾。4. 从接受角度来讲，对天线的方向性有哪些要求？1. 主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰； 2.旁瓣电平尽可能低； 3.天线方向图中最好能有一个或多个可控制的零点，以便将零点对准干扰方向，而且当干扰方向变化时，零点方向也随之改变；5.什么是方向图乘积定理？6.什么是边射天线阵？什么是端射天线阵？7.解释矩形波导中“简并波”的概念，并给出矩形波导中一对简并波