2012中山学院微波技术与天线A卷(小变态弄的)

1、屮山学院考试试卷课程名称：微波技术与天线试卷类型：2012 2013学年第1学期 期末考试考试方式:拟题人：王桓日期：2012.12.23审题人:学院：电子信息学院班级:学号：姓名:A卷闭卷Q题答止题号-一-二二三四总分得分提示：考试作弊将取消该课程在校期间的所有补考资格，作结业处理，不能正常毕业 和授位，请诚信应考。一、填空题（共20空，每小题1分，共20分）1.微波的频率范围是从 _300MHz _到_3000GHz _。2微波传输线可分为 _双导体传输线_、_金属波导_、介质传输线三类。3 .微波传输线共轭匹配的目的是信源输出功率达到最大值_，实现共轭匹配的条件是*Zin _ Zg。4.

2、带状线传输的主模式是 _TEM波_，微带线传输的主模式为_准TEM模。5. 矩形波导尺寸为 a = 8cm, b= 3.5cm ,则TEn模的截止波长为_6.4cm_。6. 有二端口微波网络，其中I端口特性阻抗为Zoi ,n端口特性阻抗为Z02 ,则其阻抗矩阵Z中兀素Z11和Z21的归一化形式为7.电磁波的极化方式分别为线极化圆极化、椭圆极化。8.某定向耦合器的耦合度为 33dB ,定向度为24dB ,端口入射功率为25W ,则端口的输出功率为22W 、隔离度为 57dB 。（定向度=隔离度一耦合度）9.天线增益系数 G是 方向系数D和 天线效率a的乘积。G = D a10.电磁波空间辐射可分

3、为视距传播天波传播地波传播等3类。二、判断题（共10题，每小题2分，共20分）1.TE 波 。2.3.4.若无耗线处于行波状态时，终端反射系数为=15.阻抗圆, 实轴负波节点。6.阻抗圆图上，单位圆上所有点所对应的电阻值为0 ,因此单位圆 被称为 纯电抗圆。7. 矩 形 波 导 中 可 以 传 输 TEM 波 。()8. 对于定向耦合器而言， 定向度越大越好。()9. 电基本振子近场感应区，电磁场的坡印廷矢量为纯虚数。()10. 若组成天线金属导体长度I与工作波长比值越小，天线效率 A越高。()三、简答题(共1题，共10分)1.请简单描述电基本振子周围电磁场分布情况。根据参数kr的取值，可将电

4、基本振子周围的电磁场分为 3个区域：. 1 *(1) krL 1,近场感应区，其坡印廷矢量S (E H )为纯虚数，因此其辐射功率也为纯虚数，辐射功率为无功功率，只有电磁能量的相互转换，而没有有功功率的向外辐射 ；1 *(2) krL 1,远场辐射区，其坡印廷矢量S (E H )为实数，因此其辐射功率也为实数 ，辐射 功率为有功功率，只有电磁能量的向远方传递 ，而存在有功功率的向外辐射 ，且E和H都与si nr成 正比，因此辐射具有方向性；处于2区之间，称为菲涅尔区域。四、计算证明题(共3题，证明题每题10分，计算题每题20分，共50分)1.请证明Smith阻抗圆图实轴正半轴上点所对应归一化电

5、阻值r等于驻波比。A Smith圆图是反射系数圆图，归一化电阻圆图和归一化电抗圆图的合成;B圆图上一点既代表一个归一化阻抗，又代表这个阻抗值对应的反射系数（阻抗和反射系数是一 一对应的）；C由归一化阻抗的/2的周期性，因此在圆图上旋转一圈，即是在传输线上移动/2的距离；D向顺时针方向旋转，相当于从负载端向信源端移动；向逆时针方向旋转，相当于从信源端向 负载端移动；E在旋转时与实轴正半轴交点所对应电阻值为驻波比?，与实轴负半轴交点所对应电阻值为1/2.已知无耗传输线特性阻抗为 Z。=50门,负载阻抗乙=10- j20，请用公式以及 Smith圆 图等2种方式，求终端反射系数:1（请在圆图上进行标

6、注，并在下边列出相关步骤，圆图模版在第4 页）°4.二端口微波网络图如下图所示，请求出该网络的散射矩阵S。图1二端口网络阻抗匹配(1) 阻抗匹配的作用在微波电路中，若不匹配，将导致严重的反射，降低传输线效率，甚至会击穿传输线 阻抗匹配的分类A终端负载匹配；匹配条件：乙二Zo ；匹配结果：终端负载无反射波B信源匹配；匹配条件：Zg二Z0匹配结果：信源将吸收传输线中的反射波C共轭匹配；匹配条件：zin =zg信源输出功率达到最大值(3) 阻抗匹配的实现方法(例题讲解)A 74的阻抗变换器法B并联单支节调配法；1规则金属波导要满足的条件：(1) 波导管的边界和尺寸沿着轴向不变 ；(2) 波

7、导内填充的介质是均匀、线性、各向同性的；(3) 波导管内为时谐场。2规则金属波导分析方法：电磁场分析方法，使用麦克斯韦方程和边界条件精确求解波导管内电磁场分布3矩形波导(1)只能存在TE波和TM波;(2)截止波数kc、2，a和b为矩形波导长边与宽边长度，m和n为矩形波导工作模式的编号；(3)截止波长kc2(例题讲解)(m)2 (n)2a b(4)其它重要公式：1 -( )2'cBC血 2群速度Vg"-(J(5)TE模的最低工作模次是TEio，TM模的最低工作模次为TMii，最低次模的截止波长是最大的 般希望波导工作在单模状态下 (6)矩形波导尺寸选择a = 0. 7，b =(

8、0.4- 0. a)1微波网络分析的3个问题：)分隔(1)确定参考面，将微波网络的均匀区(传输线)和非均匀区(一般而言是不规则的微波元件区域开；由横向电磁场的分布，定义等效电流l(z)和等效电压U(z)，将传输线等效为双导体传输线(3)将不规则区域化为多端口电网络进行分析2微波网络的分类(1) 按照端口数分类：单端口，二端口，三端口，四端口 ；(2) 线性和非线性微波网络；(3) 互易与非互易网络；(4) 有耗与无耗网络；(5) 对称与非对称网络。3参考面选取的原则(1) 必须是横截面；(2) 要尽可能深一点，以便将高次模屏蔽；(3) 选择有多种；(4) 一旦选定，对应着一个确定参数的电网络，

9、因此不能轻易改变4将微波传输线等效为双导体传输线，通过坡印廷定理引入等效电流l(z)和等效电压U(z)。5对等效电流和等效电压进行归一化：U(z)二U(z)/、.Z0(z)二 l(z)Z定向耦合器的性能指标A耦合度：C =10lg PP3PB隔离度：D =10lg 1P4C定向度：八吨Eg :某定向耦合器的耦合度为33dB ,定向度为24dB ,端口一入射功率为 25W，计算端口二和端口 三的输出功率天线的电参数(1) 天线的方向图A方向图是一个三维图形，其坐标为，其中Pr为归一化辐射功率，可以表示为Pr二f (二：)，即为方向图函数；B 一般使用三维方向图的 2垂直剖面来表示方向图性质 ，一

10、般为E平面或H平面；C方向图的组成：主瓣、旁瓣、后瓣D主要参数：主瓣宽度、旁瓣电平，前后比(2) 方向系数D一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度Smax与同输出功率的无方向性天线在同一距离处的辐射功率密度S的比值。(3) 天线效率ARr + R因此，天线效率若要更高，Rr应更大。由电基本振子 尺-80： 2(-)2 ,若丨比小太多，则Rr小，效率低。&增益系数GG是方向系数D和天线效率 a的合成参数，G二D a一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度Smax与同输出功率的理想(天线效率 a = 100% )无方向性天线在同一距离处的辐射功率密度S的比值。(5) 天线的极化方式：线极化、圆极化和椭圆极化oThe Complete Smith ChartBlack Magic DesignT?-To .e o ifl.B&0HJb u IOKJGINL? 2i.h i _i_i_h I r 1.L Jie-CENTER13.3 M 1