2025年微波电路天线设计评估试卷及答案

2025年微波电路天线设计评估试卷及答案考试时长：120分钟满分：100分试卷名称：2025年微波电路天线设计评估试卷考核对象：电子信息工程、通信工程等相关专业中等级别学生或行业从业者题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）请判断下列说法的正误。1.微波电路中的传输线阻抗匹配是指使信号源与负载的阻抗完全相等。2.天线辐射方向图的主瓣宽度越小，其方向性越差。3.微波电路中的S参数主要用于描述网络的散射特性，其中S11表示反射系数。4.天线增益的单位是分贝（dB），其值越大表示天线辐射效率越高。5.微波电路中的微带线是一种传输线，其介质基板下方通常有接地板。6.天线的极化方式包括线极化、圆极化和椭圆极化，其中圆极化适用于多径干扰环境。7.微波电路中的阻抗圆图用于分析传输线上的阻抗匹配问题。8.天线辐射方向图的旁瓣电平越低，其抗干扰能力越强。9.微波电路中的功率分配器是一种四端口网络，可将输入功率均分到多个输出端口。10.天线的有效面积（EIRP）与其增益成正比，单位为平方米（m²）。二、单选题（每题2分，共20分）请选择最符合题意的选项。1.以下哪种传输线结构适用于高频微波电路？A.同轴电缆B.波导C.双绞线D.同轴电缆和波导均可2.微波电路中的S21参数表示什么？A.反射系数B.转移系数C.插入损耗D.匹配效率3.天线方向图的主瓣指向哪个方向？A.旁瓣最大值方向B.辐射强度最大值方向C.辐射强度最小值方向D.接地板方向4.微带线的特性阻抗主要受哪些因素影响？A.介质基板厚度和介电常数B.线宽和线距C.介质基板厚度和线宽D.以上所有因素5.天线辐射效率的计算公式中，哪个参数表示天线有功损耗？A.天线增益B.天线辐射功率C.天线输入功率D.天线回波损耗6.微波电路中的阻抗圆图中，实轴表示什么？A.阻抗虚部B.阻抗实部C.导纳实部D.导纳虚部7.天线极化失配会导致什么现象？A.信号衰减增加B.信号相位延迟C.信号接收强度降低D.以上所有现象8.微波电路中的功率分配器常见的类型有哪些？A.Wilkinson功分器B.混合环功分器C.微带线功分器D.以上所有类型9.天线方向图的旁瓣电平通常用哪个参数表示？A.主瓣宽度B.旁瓣抑制比C.增益D.极化方式10.微波电路中的阻抗匹配通常采用什么方法？A.调整传输线长度B.使用匹配网络C.改变负载阻抗D.以上所有方法三、多选题（每题2分，共20分）请选择所有符合题意的选项。1.微波电路中的S参数可以描述哪些网络特性？A.反射系数B.转移系数C.插入损耗D.功率分配比2.天线辐射方向图的主要参数有哪些？A.主瓣宽度B.旁瓣电平C.增益D.极化方式3.微带线的优缺点包括哪些？A.体积小、重量轻B.成本高、带宽窄C.易于集成D.适用于高频段4.天线极化方式包括哪些？A.线极化B.圆极化C.椭圆极化D.垂直极化5.微波电路中的阻抗匹配网络通常由哪些元件组成？A.电感B.电容C.开路或短路传输线D.功率分配器6.天线辐射效率的影响因素包括哪些？A.天线材料损耗B.天线尺寸C.天线工作频率D.天线馈电方式7.微波电路中的传输线类型包括哪些？A.同轴电缆B.波导C.微带线D.超导传输线8.天线方向图的旁瓣抑制比如何表示？A.主瓣最大值与旁瓣最大值之比B.主瓣最大值与旁瓣最小值之比C.以分贝（dB）表示D.以上所有表示方式9.微波电路中的阻抗圆图中，等电阻圆和等电抗圆有何特点？A.等电阻圆同心分布B.等电抗圆同心分布C.等电阻圆间距相等D.等电抗圆间距相等10.天线辐射功率的计算公式中，哪些参数是已知量？A.天线增益B.天线输入功率C.天线效率D.天线工作频率四、案例分析（每题6分，共18分）1.案例背景：某微波电路设计项目需要使用微带线传输信号，已知介质基板厚度为1.5mm，介电常数εr=4，线宽为2mm，工作频率为2GHz。请计算该微带线的特性阻抗，并说明如何调整线宽实现50Ω阻抗匹配。2.案例背景：某通信系统使用单极化天线，其方向图主瓣宽度为60°，旁瓣电平为-30dB。若需要将旁瓣电平降低至-40dB，请分析可能的影响因素及解决方案。3.案例背景：某雷达系统使用圆极化天线，其辐射效率为80%。若系统要求辐射效率达到90%，请提出至少两种改进方案，并说明其原理。五、论述题（每题11分，共22分）1.论述题：请论述微波电路中阻抗匹配的重要性，并说明常见的阻抗匹配方法及其适用场景。2.论述题：请论述天线极化方式对通信系统性能的影响，并举例说明不同极化方式的应用场景。---标准答案及解析一、判断题1.×（阻抗匹配是指使信号源与负载的阻抗共轭匹配，而非完全相等）2.×（主瓣宽度越小，方向性越强）3.√4.×（增益与辐射效率无直接正比关系）5.√6.√7.√8.√9.√10.×（EIRP单位为瓦特，与增益和辐射功率相关）二、单选题1.B2.B3.B4.D5.C6.B7.C8.D9.B10.D三、多选题1.A,B,C2.A,B,C3.A,C,D4.A,B,C5.A,B,C6.A,B,C,D7.A,B,C8.A,C,D9.A,C10.A,B,C,D四、案例分析1.解析：-微带线特性阻抗计算公式：\(Z_0=\frac{60}{\sqrt{\epsilon_r}}\cdot\ln\left(\frac{8h}{w}+\frac{w}{4h}\right)\)代入参数：εr=4,h=1.5mm,w=2mm，计算得Z0≈50Ω。-阻抗匹配方法：可通过调整线宽w或介质基板厚度h实现50Ω匹配。例如，若计算结果略大于50Ω，可适当减小线宽w。2.解析：-旁瓣电平降低方法：-调整天线结构，如增加反射体或滤波器；-使用多天线阵列实现旁瓣抑制。-影响因素：天线设计、工作频率、环境干扰等。3.解析：-改进方案：-增加天线辐射单元，提高辐射效率；-优化馈电网络，减少损耗。-原理：提高天线效率可通过减少损耗和优化能量传输实现。五、论述题1.论述：-阻抗匹配重要性：-减少信号反射，提高传输效率；-避免信号过载或失真。-常见方法：-微带线匹配网络；