微波技术与天下资料-范瑜-排版

1、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<<4cm

2、。6. 由测量线测得某微波传输系统的行驻波分布如图所示。若测量线检波特性为平方率检波，则该系统的驻波比等于 2 ，相移常数等于 1 rad/cm 。7. 微波传输线按照其传输的电磁波波型，大致可以划分为 TEM波传输线， TE、TM 传输线和8. 长线和短线的区别在于：前者为 集中 参数电路。9. 均匀无耗传输线工作状态分三种：、。10. 阻抗圆图的正实半轴为 感性阻抗 的轨迹，负实半轴为 容性阻抗 的轨迹。11. 微波传输系统的阻抗匹配分为两种， 共轭匹配 和 无反射匹配 。阻抗匹配的方法中最基本的是采用 支结调配器 作为匹配网络。12. 从传输线方程看，传输线上任一点处的电压或电流都等于该

3、处相应的 入射 波和反射 波的叠加。13. 当负载为纯电阻 RL ，且 RL Z0 时，第一个电压波腹点在 终端为感性阻抗是，第一个电压波腹点距离终端的距离在 0<z</4 范围内。14. 导 波 系 统 中 的 电 磁 波 按 照 纵 向 场 分 量 的 有 无 ， 一 般 分 为 三 种 波 型 ： TEM波 、15. 波导系统中传输电磁波的等相位面沿着轴向移动的速度，通常称为 相速 ；而传输信号的电磁波是多种频率成份构成一个波群进行传播，其速度通常称为 群速度 。16. 波速随着 波长或频率 变化的现象称为波的色散，色散波的相速 无限媒质中的光速，而群速 无限媒质中的光速。1

4、7. 若一两端口微波网络互易，则网络参量 Z 的特征为 12=21 ，网络参量 S的特征为 S12=S21 。18. 微 波 是 电 磁 波 谱 中 介 于 超 短 波 与 红 外 线 之 间 的 波 段 ， 其 频 率 范 围 为300MHz3000GHz 。 ；当负载 19. 是用于传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称， 它的作用是引导电磁波沿一定的方向传输。 20. 微波传输线大致可以分为三种类型：双导体结构传输线、单导体结构传输线、介质传输线21. 对于无耗传输线，负载阻抗不同则波的反射也不同，从而导致传输线的工作状态也不同，微波技术与天线(课程资料)-v1.0通常其工作状体可

5、以分为 行波状态、 纯驻波状态、 行驻波状态22. 在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线传输，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为 天线 。23. 对于各种天线而言，在离天线相同距离不同方向上，天线辐射场的相对值与空间方向的关系称为 。24. 尽管发射天线与接收天线的变换能量的物理过程不同，但同一天线用作收、发时的电参数在数值上是相同的，即收、发天线具有 。25. 平行 z 轴放置的电基本振子远场只有 E 和 H 两个分量，它们在空间上相互垂直（选择填写平行或垂直），时间上 同相位相）。（选择填写同相或反， 其半功率 波瓣宽 度为26. 已 知某天线

6、在 E 平面 上的 方向函 数为180 。27. 对于低于微波频率的无线电波的分析，常用 电路分析法 ，对于微波用 场分析法 来研究系统内部结构。28. 两个重要性质。 29. 30. 小于波长的细长结构的天线称为线天线。31. 波导中的电磁场模式为 ；波导中不可能存在 模式。32. 对 于 无 耗 传 输 线 ， 线 上 任 一 点 的 反 射 系 数 模 值 与 负 载 反 射 系 数 模 值 的 关 系 是。33. 传输线与负载阻抗匹配，负载阻抗等于 。34. 特性阻抗为 Z 0 的 TEM 传输线上传输行驻波，则相邻电压波腹与波节相距邻电压波节点相距 。c 。 。 ，相 35. 波导某

7、电磁模式的截止波长为 c ，则该模式的传输条件为工作波长 DD36. 某发射天线方向系数为 发 ，该天线用于接收是方向系数 收 等于 37. N 元均匀直线阵其电流等幅同相分布，其阵因子的最大 fa max 为 38. 电基本振子（或电流元）的远场 E 面方向图函数为 39. 某发射天线增益为 G，该天线用于接收时增益为 40. 微波三端口网络的 S11 的定义是三 计算分析题1 均匀波导中设置两组金属膜片，其间距为 ，等效网络如图所示。利用网络级联方法 计算下列工作特性参量。1 输入驻波比；2电压传输系数；3 插入衰减；4 插入相移。微波技术与天线(课程资料)-v1.02 如图所示一微波传输

8、系统，其 已知。求输入阻抗 、各店的反射系数及各段的电压驻波 比。3 一微波元件的等效网络如图所示，其中，利用网络级联的方法计算该网络的下列工 作特性参量。1 电压传输系数；2 插入衰减；3 插入相移；4 插入驻波比。4 如图所示， R2 2Z0 。当终端接匹配负载时，要求输入端匹配。求：1 电阻 R1 的取值；2 网络的工作特性参量：电压传输系数 T；插入衰减 L 以及插入相移。5 求下面电路中的输入阻抗 Zin ，各点的反射系数，各段的电压驻波比。6 已知电磁波的频率分别为 f1 = 5GHz ，f2 = 15GHz ，用矩形波导（a=22.86mm,b=10.16mm） 传输时，试分别判

9、断波导中可能传输哪些波型？微波技术与天线(课程资料)-v1.0j 0.2e j3 0.98e 7 已知二端口网络的散射矩阵为：S = j j3 ，求该网络的插入衰减 L(dB)， 0.98e 0.2e 插入相移 ，电压传输系数 T，输入驻波比 。8 试用无耗互易网路的一元性证明：无耗互易三端口网络不可能同时实现端口匹配。即其散 射参数 s11 、 s22 、 s33 不可能全部为零。9 一根 75 的均匀无耗传输线，终端接有负载 ZL = RL + jX L ，若线上电压驻波比为 3，则 负载的实部和虚部满足什么关系？解：由驻波比=3，可得终端反射系数的模值应为1=-1=0.5 +1于是1=Z

10、1-Z0=0.5 将Z1=R1+jX1,Z0=75代入上式，整理得负载的实部R1和虚Z1+Z0部X1应满足的关系式为(R1-125)+X12=1002 2即负载的实部R1和虚部X1应在圆心为(125,0)、半径为100的圆上，上半圆的对应负载为感抗，而下半圆的对应负载为容抗。10 某系统如图所示，双端口网络为无耗互易对称网络，在终端参考面 T2 处接匹配负载，测 得距离参考面 T1 距离 l1 = 0.125g 处为电压波节点，驻波系数为 1.5，试求该双端口网络的 散射矩阵。解:参考面的外反射系数1=-10.5=0.2 +12.5g+g=0.125g 441=- 21=1e=0.2ejj2=

11、-j0.2于是S11=1=-j0.2网络对称，S11=S22=-j0.2网络互易，S12=S21故，S可表示为：S=S12-j0.2 S-j0.212* 网络无耗，故 SS=I,j0.2S12*-j0.2S1210即：*=01 S-j0.2J0.212S122-j0.20.97980.04+S12=1 S=0.9798S=120.9798-j0.2 *j0.2S12-j0.2S12=011 一根特性阻抗为 50，长度俄 i0.1875m 的均匀无耗传输线，其工作频率为 200MHz，终 端接负载 ZL = 40 + j30 ，求其输入阻抗。12 已知传输线的特征阻抗为 50，终端接负载 Z =

12、 30 + j20 ，求：1 终端反射系数；2 距 离终端 / 4 处的反射系数；3 传输线上的电压驻波比；4 传输线上距离终端 / 2 处的输入阻 抗大小。13 有一无耗传输线，终端接负载阻抗 ZL=40+j )。试求：(1) 要使线上的驻波比最小，传输线的特性阻抗 Z0 应为多少？（注意：Z0 为实数） (2) 该最小驻波比和相应的电压反射系数之值；(3) 距负载最近的电压波节点位置和该处的输入阻抗(等效阻抗)。14 已知平行双线传输线的特性阻抗为 250，负载阻抗为 500-j150，求距离终端 4.8 处的 输入导纳。15 在 Smith 阻抗圆图上，开路点、短路点、匹配点分别在什么位

13、置上？等电抗圆在什么位 置相切？等电阻圆在什么位置相切？16 无耗传输线的特性阻抗 Z0=50，负载电流 IL=jA，负载阻抗 ZL= -j50。试求：(1) 把传 输线上的电压 V(z)、电流 I(z)写成入射波与反射波之和的形式；(2) 利用欧拉公式改写成纯 驻波的形式。17 如图 所示 ，信号 源电压 Eg = 300V ，内阻 Rg = 100 ， 主线 各段 的特 征阻 抗分 别为 Zc1 = 50 ， Zc 2 = 100 ，负载 R1 = 15 ， R2 = 15（1）试画出主线上电压、电流幅度分布图，（2）求出 R1 和 R2 的吸收功率。18 在空气填充的矩形波导（ a b

14、）中，要求只传输 TE10 波，其条件是什么？若波导尺寸 不变，而全填充 r = 1, r > 1 的介质，只传输 TE10 波的条件又是什么？0 0.100 0.890 ，问此二端口网络是否互易和无耗？ 19 测得某二端口网络的 S 矩阵为 00 0.890 0.20 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

15、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。25 已知某天线在 E 平面上的方向函数为 F ( ) = cos cos - ，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 0C D Z 0 = 50 ，负载阻抗 Zl = (1 - j ) A BZ g = Z 0 Z 0 Z 1 Z l I = 0.1A(振幅值)（1） Z l =？时，AB 段是行波状态？ 0（2）指出 BC，CD 段的

16、工作状态（行波、驻波、行驻波），并求出各段的电压驻波比 BC ， CD 。 （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Z 0= 50 源电动势为e = 100v(复数振幅值)，Z L = 2Z 28 如图所示电路中 ，信源 Zg = Z 0 ，0 22mm ，求工作波长 ； Z L = 2Z 0A B C（1） 指出 AB，BC 段上的工作状态。（2）

17、 求出 AB，BC 段上的电压驻波比 AB ,BC 。（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 = 50 ，电压波节点阻抗为 25 、该点电压 U min = 5V 。 传输线中断为电压波腹点，求（1）终端反射系数 l 和负载阻抗 Z l 及负载吸收功率 Pl （2）若用 阻抗变换器进行匹配，求阻抗变换器接入位置 d 和 阻抗变换器的特性阻抗 Z ' 。04 4微波技术与天线(课程资料)-v1.030 测得某二端口网络的 S 参数矩阵为S = 0.890 0.10 0.890 0.20 问：（1）此二端口网络是否

18、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 m 。 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l = 0.8 e j /2 ，求（1） S11,S21,S22 ；（2）求该元件的工作特性参数：输入驻波比 、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 in 。32 已知天线归一化方向图函数为 F( ,)，（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A = 0.6 ，请 计算最

19、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 = 20km 处的电场强度振幅与 r = 10km 处相等，求此时天线的 方向系数。33 如图所示，3 个半波振子（ 2l = ）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 = h = - 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 g 、工作波长 和相速v

20、 p 。微波技术与天线(课程资料)-v1.035 如图所示，2 个半波振子（ 2l = ）形成均匀直线阵，架设于理想地面上，电流分布如 图所示。求纸平面的方向函数 f()。d = 4I Ie -j90H = 2 s11 s12 36 某一个同轴波导的转换接头的散射矩阵为： S = ，求：端口 2 匹配时端口 1 的 ss 21 22 驻波比 1 ；端口 1 匹配时端口 2 的驻波比 2 37 已知某天线的方向性函数为 f ( ) = 1+ ，求归一化方向性函数 F ( ) 、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 40

21、V， 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 = 100 ，终端 接 ZL = 75 + j100 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 = 50 的理想传输线，终端接有负载阻抗 ZL = 100 + j75 ，可以用以下方 法实现 4 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 4 阻抗变换器的特

22、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。11 Z+jX()Z1-BX+j2X- 00jB1 B 解：Zin=+=1-BX+jBZ0jBZ+jX+10jB不引起反射的条件为：Zin=Z01+B2Z021 从而求得：X= 一般可取X=Z0，B= 2BZ042 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 个电压波腹点至终端的距离、驻波比，行波系数。 。求第一2 在特性阻

23、抗 的无耗传输线上，测得波节点距离终端 0.15 ，求负载阻抗 及负载导纳 。 ， ，第一个电压微波技术与天线(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 ,最近的电压波腹点至始端距离为 ，求 和 。， ，距离始端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 ，求负载阻抗的大小。6 已知 YL = (0.2 - j0.4)Y0 ，工作波长 = 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 = 50 ，终端负载阻抗的输入阻抗 。8 已知传输线的特性阻