2026年天线基础测试题及答案

2026年天线基础测试题及答案

一、单项选择题（总共10题，每题2分）1.天线辐射电磁波的根本原因是A.时变电磁场的存在B.恒定电流的流动C.导体的存在D.介质的极化2.半波偶极子天线的增益约为A.0dBiB.2.15dBiC.5dBiD.10dBi3.抛物面天线的馈源通常放置在A.抛物面顶点B.抛物面边缘C.抛物面焦点D.抛物面外部4.天线极化是指A.辐射电场矢量的空间指向B.辐射磁场矢量的空间指向C.天线的物理形状D.天线的馈电方式5.远场条件通常表示为A.r>λ/2πB.r>λC.r>DD.r>2D²/λ（D为天线口径，λ为波长）6.天线阵的阵列因子主要由哪些参数决定A.单元类型和数量B.单元间距和相位差C.单元增益和效率D.单元极化和带宽7.微带天线的典型缺点是A.体积大B.重量重C.带宽窄D.增益低8.天线的输入阻抗不受以下哪个因素影响A.天线的工作频率B.天线的尺寸C.馈电方式D.接收信号的强度9.喇叭天线的增益主要与什么有关A.喇叭的长度B.喇叭的开口形状C.喇叭的材料D.喇叭的口径大小10.天线效率的定义是A.辐射功率与输入功率的比值B.接收功率与辐射功率的比值C.输入功率与辐射功率的比值D.辐射功率与反射功率的比值二、填空题（总共10题，每题2分）1.天线的基本功能是实现______和______。2.半波偶极子天线的输入阻抗约为______欧姆。3.抛物面天线的工作原理基于______，将球面波转换为平面波。4.接收天线获得最大接收功率的条件是______。5.天线阵的方向图是______和______的乘积（乘积定理）。6.远场中的电磁波属于______，电场和磁场相互垂直且与传播方向垂直。7.微带天线的辐射主要来自贴片与接地板之间的______。8.喇叭天线按电场极化平面可分为______喇叭和______喇叭。9.天线的增益等于______乘以天线效率。10.圆极化天线接收任意线极化波时，最大接收效率为______。三、判断题（总共10题，每题2分）1.天线增益越大，其方向性越强。（）2.偶极子天线的输入阻抗与天线长度无关。（）3.抛物面天线的馈源必须是理想点源。（）4.圆极化波的电场矢量旋转方向与波的传播方向满足右手螺旋定则。（）5.天线的带宽是指天线主要电参数满足要求的频率范围。（）6.微带天线的辐射效率通常很高（接近100%）。（）7.天线阵的单元数量越多，主瓣宽度越窄。（）8.远场中电场强度的幅值与观测点到天线的距离成反比。（）9.线极化天线可以100%接收圆极化波。（）10.天线的效率不可能超过100%。（）四、简答题（总共4题，每题5分）1.简述天线辐射电磁波的基本原理。2.什么是天线的方向性系数？写出其定义式。3.简述抛物面天线的工作原理。4.说明天线极化匹配的重要性。五、讨论题（总共4题，每题5分）1.为什么微带天线的带宽通常较窄？如何改善其带宽？2.天线阵的方向性可以通过调整哪些单元参数来控制？举例说明。3.远场条件的物理意义是什么？实际测量中如何满足远场条件？4.提高天线效率的主要途径有哪些？结合具体天线类型说明。答案一、单项选择题1.A2.B3.C4.A5.D6.B7.C8.D9.D10.A二、填空题1.能量转换；定向辐射2.733.相位补偿4.极化匹配5.单元方向图；阵列因子6.TEM（横电磁波）7.边缘8.E面；H面9.方向性系数10.50%（或0.5）三、判断题1.对2.错3.错4.对5.对6.错7.对8.对9.错10.对四、简答题1.天线辐射的根本原因是时变电流或时变电荷产生的时变电磁场。当导体中有交变电流时，会在周围空间激发交变的电场和磁场，两者相互感应、相互激发。近场（感应场）中电场和磁场的能量主要在源附近振荡，未向外辐射；远场（辐射场）中电磁场脱离波源，以电磁波的形式向远处传播，其电场和磁场垂直且同相位，功率密度随距离平方衰减。2.方向性系数是衡量天线定向辐射能力的参数，定义为：在辐射功率相同的条件下，天线最大辐射方向的功率密度与无方向性天线（点源）在同一距离处的功率密度之比。定义式为D=4πU_max/P_rad，其中U_max是最大辐射强度，P_rad是天线的辐射功率。3.抛物面天线由馈源和旋转抛物面反射器组成。馈源放置在抛物面的焦点处，发出的球面波经抛物面反射后，所有反射波的波程差相等，相位一致，形成平面波辐射。抛物面的几何特性保证了焦点到抛物面上任意点的距离与该点到远场平面的垂直距离之和为常数，从而实现相位补偿，获得高方向性的平面波。4.极化匹配是指接收天线的极化与入射电磁波的极化一致。当极化匹配时，接收天线能最大程度提取电磁波的能量；若极化不匹配，会产生极化损耗，导致接收功率下降。例如，线极化天线接收圆极化波时，会有3dB的固定损耗（接收效率50%）；若极化完全正交（如水平极化天线接收垂直极化波），接收功率为零。因此，极化匹配直接影响通信系统的链路预算和信号质量。五、讨论题1.微带天线带宽窄的主要原因是其辐射电阻小、Q值高（Q=1/带宽）。微带天线的辐射来自贴片边缘，辐射电阻通常较小，导致天线的输入阻抗带宽窄；此外，微带天线的介质基板厚度薄（通常h<<λ），进一步限制了带宽。改善带宽的方法包括：使用较厚的低介电常数介质基板（降低Q值）、采用多层贴片结构（增加辐射面积）、加载匹配网络（拓宽输入阻抗带宽）、使用缝隙耦合或探针馈电等宽频馈电方式。2.天线阵的方向性可通过调整单元间距、相位差、振幅分布来控制。①单元间距：间距过大（如d>λ/2）会产生栅瓣，间距过小（如d<λ/2）会降低方向性；②相位差：调整单元间的相位差可控制主瓣方向（如相控阵通过电子扫描改变相位差，实现主瓣电扫）；③振幅分布：均匀振幅分布的阵列副瓣高，采用切比雪夫或泰勒分布（边缘单元振幅降低）可抑制副瓣。例如，均匀线阵的主瓣宽度为2λ/(Nd)（N为单元数，d为间距），增加N或减小d可窄化主瓣。3.远场条件的物理意义是保证测量到的是天线的辐射场（而非感应场），此时电磁波满足TEM波特性，电场和磁场垂直且同相位，功率密度与距离平方成反比。实际测量中，远场距离需满足r>2D²/λ（D为天线最大口径，λ为波长）。若测试场地不足，可使用紧缩场（通过反射器将近场转换为远场）或近场测量（通过近场数据反演远场方向图）来模拟远场条件。4.提高天线效率的途径包括：①减少导体损耗：使用高电导率材料（如铜、银）制作辐射单元，避免导体表面氧化；②减少介质损耗：选择低损耗角正切的介质材料（如聚四氟乙烯）作为