电光南理工微波技术A卷附答案

1、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： 2004.6. 组卷教师：车文荃，戴永胜 审定教师： 陈如山 一. 简答题 (10分)1. 试给出微波的频率和波长 (在自由空间) 范围.2. (1) 传输线中的不同模式具有各自不同的特点, 简述圆波导中TE11, TM01和TE01模的不同特点; (2) 在以下的三种工程应用中, 应各自选择何种模式作为其工作模式最为有利? (a) 毫米波长距离多径通讯; (b) 机械扫描雷达天线用

2、的旋转关节 (rotating joints); (c) 极化衰减器.3. 为了降低矩形波导中主模的截止频率, 可以采取哪些措施?4. 在何种情况下可以忽略微带线的辐射损耗? (Radiation loss)二. (1) 画出矩形波导中TE02模和TM21模的横截面场分布示意图. (5分)(2) 根据主模的壁电流分布特点, 试简单阐述波导测量线的工作原理.（5分)(3) 如果提供一台信号源, 一付波导测量线和选频放大器, 请简述驻波和波导波长的测量方法. (5分)三. 波导衰减器可以用图(1)所示的一段截止波导构成.假设波导宽边a=22.86cm, 工作频率为12GHz. 试求解以下问题: (

3、15分)(1) 两段波导中主模的截止频率; (2) 如果衰减量为50dB, 问中间的截止波导的长度为多少毫米？四. 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二端口微波器件的S-参数: (10分)据此S-参量, 请确定该二端口器件的如下外部特性参量:(1) 插入相移q;(2) 输入驻波比;(3) 插入衰减(dB).五假设一个50W的微带线，衬底介电常数为2.33, 衬底厚度为1.27mm, 导带宽度为3.913mm, 工作频率为2.5GHz. 试求：（15分）（）有效介电常数；（）波导波长；（）如果根据上述参数设计一微带线谐振器，请

4、问其长度如何选择？六用Smith圆图求图 (2) 所示无耗传输线的以下参量：（20 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；(4) 给出第一个电压波腹点和波节点处的输入阻抗值(非归一化值)Zin ÞL= 0.32lZL=60+j50WZ0=50W图(2)七魔(Magic T) 是一种应用非常广泛的无源微波器件，图 (3) 所示是其结构示意图如果微波信号分别从臂和臂输入，试分析能量的输出特性，并画出各端口的电场分布图（15分） 图(3)微波技

5、术试题答案及评分标准一. 简答题 （10分，每小题2.5分）1. 微波的频率范围: 300MHz 300GHz, 在自由空间的波长为1m1mm。2. (1) 圆波导中TE11模是最低次模，截止波长最长，故易于实现单模传输。在频率较低时，其衰减最小；频率较高时，衰减大于TE01模。另外，由于存在极化简并，故一般情况下仅作短距离传输之用。(2) TM01模的场分布是轴对称的。将两段工作在TM01模的圆波导作相对运动，并不影响圆波导中电磁波的传播。(3) 圆波导中TE01模的场分布也是轴对称的。而且TE01模的导体损耗随频率的升高而单调下降，在毫米波段此特点尤其明显。(a) 选择TE01模作为工作模

6、式；(b) 选择TM01模作为工作模式；(c) 选择TE11模作为工作模式。3. 为了降低矩形波导中主模的截止频率，可增大波导宽边或在波导中填充介质。4. 当工作频率较低或者衬底厚度大时，可以忽略微带线的辐射损耗。二(15分, 每小题5分)(1) 矩形波导中TE02模和TM21模的横截面场分布图如下所示:(2) 当波导内传输电磁波时，波导壁将感应产生高频电流，因波导材料是作为理想导体来处理的，故仅波导壁表面有高频电流流过。了解波导中TE10模的壁电流分布，可以处理许多具体的技术问题。波导测量线就是利用TE10模的壁电流分布特点，沿波导宽壁中心开窄槽，目的是通过探针耦合一点能量，以便了解波导内电

7、磁波的传输情况。但同时希望不影响其传输，所以应尽量减小测量线中电磁波的辐射和反射。（3）根据选频放大器的读数指示，调节波导测量线，使其位于电压波节处，记下选频放大器读数Umin及位置L1。然后向另一方向移动波导测量线，使选频放大器的指针指到最大值，并读取Umax；继续移动探针到第二个波节点处，记下位置L2。则可利用如下公式求得驻波比和波导波长：三(15分) (1) 求截止频率对于第一段的主模波长为：第二段的主模波长为：（2）波导的工作波长 因为 ，所以在中间波导处的信号将会被截止。 =92.72(NP)20lg所以L=0.06208m=62.08mm截止波导长度为62.08mm四. (10分)

8、 (1) 插入相移 (2) 输入驻波比 =1.94(3) 插入衰减 五. (15分)(1) 有效介电常数为:(2) 工作波长 波导波长 (3) 由于微带谐振器的两个开路端与接地板之间存在边缘效应,相当于微带线延长2.因此谐振条件为L+2=.所以L=-2而 =mmL=42.80n-1.197(mm) q其中 n=1,2,3 .六.(20分)(1) 负载的归一化阻抗 找到位于圆图上的对应点,记为A 。则可读出 驻波比 反射系数 对应的角度为 0.3 (2) 由终端沿等反射系数圆顺时针旋转0.32到点B,对应的归一化阻抗 传输线的输入阻抗 (3) 由题知 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 因此，终端负载到第一个电压波腹点的实际距离为 9mm,终端负载到第一个电压波节点的