微波Word格式.docx

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1/4

5、对于无耗传输线的行波状态，电压和电流在任意点上的相位

相同B：

相反C：

相差π/2D：

π/4

6、无耗传输线，终端断短路时在电压波节点处，相当于。

并联谐振B：

串联谐振C：

纯电感D：

纯电容

7、单模光纤所传输的模式是。

TE10模B：

TM11模C：

TEM模D：

HE11模

8、可以导引电磁波的装置称为导波装置，传播不受频率限制的导波装置是（）

A.方波导B.圆波导C.同轴线D.以上都可以

9.天线是发射和接收电磁波的装置，其关心的主要参数为（）

A.增益B.方向图C.驻波比D.以上都是

10.传输线的工作状态与负载有关，当负载短路时，传输线工作在何种状态?

（）

A.行波B.驻波C.混合波D.都不是

1、B2、D3、A4、A5、C6、B7、C8、D9、D10、B

三、简答题（每题6分，共24分）

1、有一三端口元件，测得其[S]矩阵为：

问：

此元件有那些性质？

它是一个什么样的元件？

答：

（1）由S11=S22=S33=0知，此元件的三个端口均匹配。

1分

（2）由S23=S32=0知，此元件的端口2和端口3是相互隔离的。

（3）Sij=Sji（i、j=1,2,3）知，此元件是互易的。

（4）由S11=S22=S33知，此元件是对称的。

（5）由[S]+[S]≠[I]知，此元件是有耗的。

此元件是一个不等分的电阻性功率分配元件。

1分

2、智能天线将在那几个方面提高移动通信系统的性能？

1.提高通信系统的容量和频谱利用率；

1.5分

2.增大基站的覆盖面积；

3.提高数据传输速率；

4.降低基站发射功率，节省系统成本，减少了信号干扰与电磁环境污染。

3、解释对称振子的波长缩短效应，分析产生的原因。

对称振子的相移常数β大于自由空间的波数k，亦即对称振子上的波长短于自由空间波长，称为波长缩短想象。

2分

原因：

（1）对称振子辐射引起振子电流衰减，使振子电流相速减小，相移常数β大于自由空间的波数k，致使波长缩短。

（2）由于振子导体有一定半经，末端分布电容增大，末端电流实际不为零，这等效于振子长度增加，因而造成波长缩短。

4、试分析夜晚听到的电台数目多且杂音大的原因

电离层所能反射的频率范围是有限的，一般在短波范围。

电离层分为四层：

D、E、F1、F2，D层是吸收层，夜间消失。

3分

短波范围较窄，因此短波电台特别拥挤，电台干扰很大，夜间电离层吸收减少，电波传播条件有所改善，台间干扰更大。

杂音较大。

四、分析计算题：

（共46分）

1、设某一均匀无耗传输线特性阻抗为Z0=50Ω，终端接有未知负载Z1，现在传输线上测得电压最大值和最小值分别为100mV和20mV，第一个电压波节点的位置离负载lmin1=λ/3，试求该负载阻抗Z1。

（10分）

解：

跟据驻波比的定义：

2分

反射系数的模值：

由：

得：

Φ1=π/32分

因而，反射系数为：

负载阻抗为：

2、矩形波导截面尺寸为aхb=72mmх30mm，波导内充满空气，信号源频率为3GHz，试求：

（1）波导中传输的模式。

（6分）

（2）该模式的截止波长λc、相移常数β、波导波长λg、相速度Vp。

（1）λ=c/f=3х108/3х109=10cm2分

矩形波导中，TE10、TE20的截止波长为：

λcTE10=2a=14.4cm，λcTE20=a=7.2cm2分

可见，波导中只能传输TE10模。

（2）TE10模的截止波长为：

λc=2a=14.4cm1分

截止波数为：

kc=π/a=13.89π1分

自由空间的波数为；

相移常数为：

1分

相速度为；

波导波长为λg=2π/β=13.9cm1分

3、某系统如图所示，该双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。

测得距参考面T1距离l1=0.125λg处为电压波节点，驻波系数为1.5，试求该双口网络的散射矩阵。

（12分）

参考面T1处的反射系数

，其模值和相位如下：

4分

由S参数定义知：

S11=Г=-j0.22分

根据互易网络：

S12=S21，网络对称：

S11=S22，网络无耗性质：

[S]+[S]=[I]。

得方程：

S12=0.982分

所以有：

4、某定向耦合器的耦合度为33dB，定向度为24dB，端口①的入射功率为25W，计算直通端②和耦合端口③输出功率。

C=10lgP1/P3=33dBP1/P3=10-3.3P3=P1×

10-3.3=0.0125W2分

D=10lgP3/P4=24dBP4=0.00005W=50μW2分

则直通端的输出为：

P2=24.9875W2分

5、画出两个沿x方向排列间距为λ/2且平行于z轴放置的振子天线在等幅同相激励时的H面方向图。

解:

由题意知,

d=λ/2,ζ=0,将其代入上式，H面方向图得到二元阵的H面方向图函数为

方向图：

1、微波的频率范围从到。

2、圆波导的主模是。

3、微带线的高次模有两种模式，其中波导模式存在于

与之间。

4、无耗传输线上任意相距λ/2处的阻抗。

5、矩形波导中传输的主模是__________。

6、圆波导中损耗最小的的模式是_______________。

7、电基本振子的远区场是一个沿着径向向外传输的电磁波。

8、天线的有效长度越长，表明天线的辐射能力___________。

1、300MHz至30000GHz2、TE113、导带与接地线4、相等5、TE10。

6、TE01。

7、横。

8、越强

二、选择题（每题2分，共20分）

1、若传输线上全反射时，驻波比等于。

2、双导体传输系统中传输的是。

只有两个端口匹配B：

完全匹配

2/3B：

1/2D：

5、无耗传输线，终端断短路时在电压波腹点处，相当于。

6、在微波视距通信设计中，为使接收点场强稳定，希望反射波的成分_________。

愈小愈好B：

愈大愈好C：

适当选择D：

不确定

7、传输线的工作状态与负载有关，当负载开路时，传输线工作在何种状态?

A.混合波B.行波C.驻波D.都不是

A.方波导B.同轴线C.圆波导D.以上都可以

A.增益B.驻波比

C.方向图D.以上都是

10、在规则金属波导中波的传播速度比无界空间媒质中传播的速度。

快B：

慢C：

相等D：

无法确定

1、D2、C3、B4、C5、A6、A7、C8、B9、C10、A

1、对均匀传输线的分析方法通常有哪两种？

各自特点是什么？

答：

对均匀传输线的分析方法通常有两种:

一种是场分析法,即从麦克斯韦尔方程出发,求出满足边界条件的波动解,得出传输线上电场和磁场的表达式,进而分析传输特性;

（2分）

第二种是等效电路法,即从传输线方程出发,求出满足边界条件的电压、电流波动方程的解,得出沿线等效电压、电流的表达式,进而分析传输特性。

（2分）

前一种方法较为严格,但数学上比较繁琐,后一种方法实质是在一定的条件下“化场为路”,有足够的精度,数学上较为简便,因此被广泛采用。

1分（2分

2、天波通信的特点有哪些？

天波通信具有以下特点:

①频率的选择很重要,频率太高,电波穿透电离层射向太空;

频率太低,电离层吸收太大,以致不能保证必要的信噪比。

因此，通信频率必须选择在最佳频率附近。

（1分）

②天波传播的随机多径效应严重,多径时延较大,信道带宽较窄。

③天波传播不太稳定,衰落严重,在设计电路时必须考（1分）

虑衰落影响,使电路设计留有足够的电平余量。

（1分）

④电离层所能反射的频率范围是有限的,一般是短波范围。

由于波段范围较窄,因此短波电台特别拥挤,电台间的干扰很大，尤其是夜间；

由于电离层吸收减小,电波传播条件有所改善,台间干扰更大。

（1分）

⑤由于天波传播是靠高空电离层的反射,因而受地面的吸收及障碍物的影响较小,也就是说这种传播方式的传输损耗较小,因此能以较小功率进行远距离通信。

（1分）

⑥天波通信,特别是短波通信,建立迅速，机动性好,设备简单,是短波天波传播的优点之一（1分）

4、衰落可分为哪两大类？

所谓衰落,一般是指信号电平随时间的随机起伏。

根据引起衰落的原因分类,大致可分为吸收型衰落和干涉型衰落（2分）

吸收型衰落主要是由于传输媒质电参数的变化,使得信号在媒质中的衰减发生相应的变化而引起的。

如大气中的氧、水汽以及由后者凝聚而成的云、雾、雨、雪等都对电波有吸收作用。

由于气象的随机性,这种吸收的强弱也有起伏,形成信号的衰落。

由这种原因引起的信号电平的变化较慢,所以称为慢衰落。

慢衰落通常是指信号电平的中值（五分钟中值、小时中值、月中值等）在较长时间间隔内的起伏变化（2分）

干涉型衰落主要是由随机多径干涉现象引起的。

在某些传输方式中,由于收、发两点间存在若干条传播路径,典型的如天波传播、不均匀媒质传播等，在这些传播方式中,传输媒质具有随机性,因此使到达接收点的各路径的时延随机变化,致使合成信号幅度和相位都发生随机起伏。

这种起伏的周期很短,信号电平变化很快,故称为快衰落，这种衰落在移动通信信道中表现得更为明显。

（2分）

1、设某一均匀无耗传输线特性阻抗为Z0=50Ω，导体间的媒质参数为εr=2.25，μr=2，终端接有R1=1Ω的负载。

当f=100MHz时，其线长度为λ/4。

试求：

（1）传输线实际长度；

（2）负载终端反射系数（4分）

（3）输入端反射系数（4分）

（4）输入端阻抗。

（4分）

解：

传输线上的波长：

（4分）

传输线的实际长度：

l=λg=0.5m（4分）

终端反射系数为：

输入端反射系数为：

根据传输线的λ/4的阻抗变换性，输入阻抗为Zin=2500Ω（4分）

2、设有一无耗传输线,终端接有负载Zl=40-j30（Ω）:



①要使传输线上驻波比最小,则该传输线的特性阻抗应取多少？

（5分）

②此时最小的反射系数及驻波比各为多少？

（5分）

③离终端最近的波节点位置在何处？

（解:

①要使线上驻波比最小,实质上只要使终端反射系数的模值最小,即

将上式对Z0求导,并令其为零,经整理可得

402+302-Z02=0

即Z0=50Ω。

这就是说,当特性阻抗Z0=50Ω时终端反射系数最小,从而驻波比也为最小。

（5分）

②此时终端反射系数及驻波比分别为

③由于终端为容性负载,故离终端的第一个电压波节点位置为

3.某系统如图所示，该双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。

（15分）

3、解：

S11=Г=-j0.2（1分）

S12=0.98（5分）

（5分）

1．微波对应的频率范围从到。

2．对于无耗传输线来说，任意点反射系数大小___________。

沿线相位按周期变化，其周期为。

3．矩形波导中传输的主模是__________。

4．圆波导中损耗最小的的模式是_______________。

5．激励波导的方法通常有3种，分别是、

和

6．天线的有效长度越长，表明天线的辐射能力___________。

1．若传输线上无反射时，驻波比等于（）

A．0B．1C．2D．∞

2．矩形金属波导中只能存在（）

A．TE波B．TM波C．TEM波D．TE和TM波

3．匹配双T（魔T）的四个端口（）

A．完全匹配B．只有两个端口匹配

C．只有三个端口匹配D．完全不匹配

4．当单极天线的高度h<

λ时，其有效高度约为实际高度的（）

A．1/2B．1/3C．2/3D．1/4

5．对于无耗传输线的纯驻波状态，电压和电流在任意点上的相位（）

A．相同B．相反C．相差π/2D．相差π/4

6．均匀无耗传输线，终端短路时在电压波节点处，相当于（）

A．并联谐振B．串联谐振C．纯电感D．纯电容

7．均匀传输线中，负载能得到最大功率的匹配方式要求（）

A．负载阻抗ZL=Z0B．电源内阻Zg=Z0C．输入阻抗Zin=Zg*D．输入阻抗Zin=Z0

8．以下哪种导波系统传输的不是TEM波（）

A.双导线B.带状线C.同轴线D.微带线

9.天线上的电流分布为行波的天线，称为行波天线。

以下哪种天线为行波天线（）

A.电视天线B.螺旋天线C.引向天线D.V形天线

10.对于面天线，基本的惠更斯元可以视为（）

A.两长度相同，相互正交的电基本振子和磁基本振子的组合。

B.两均匀分布，相互平行的电基本振子和磁基本振子的组合。

C.两长度相同，相互正交的电基本振子的组合。

D.都不是

1、B2、D3、A4、A5、C6、B7、C8、D9、D10、B

1、证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。

（8分）

证明：

根据输入阻抗公式：

（θ=βz）（2分）

在Z0+λ/4处的输入阻抗为：

（2分）

2、何谓波导的简并模式？

矩形波导的简并与圆波导的简并有何异同？

波导的传输模有两种简并。

分别是模式简并（1分）极化简并（1分）

矩形波导中只有模式简并，即不同导行模式具有同一截止波长。

圆波导中不仅存在模式简并；

而且存在极化简并，即任意极化的电磁波可以看成是偶对称极化波和奇对称极化波的线性组合。

两种波具有相同的场分布。

4、试分析夜晚听到的电台数目多且杂音大的原因（4分）

Φ1=π/3（2分）

（3分）

2、用BJ-100矩形波导（aхb=22.86mmх10.16mm）以主模传输10GHz的微波信号，则

（1）求该模式的截止波长λc、相移常数β、波导波长λg和波阻抗Zw（7分）

（2）波导尺寸不变，工作频率变为15GHz，上述各量将如何变化？

（7分）

（1）λ=c/f=3х108/10х109=3cm=30mm（1分）

λcTE10=2a=45.72mm，λcTE20=a=22.86mm（1分）

TE10模的截止波长为：

λc=2a=45.72mm（1分）

（1分）

波阻抗为；

波导波长为λg=2π/β=40mm（1分）

（2）宽边尺寸增加一倍，λcTE10=2a=91.44mmλcTE20=a=45.72mm（1分）

可见，波导中能传输TE10模和TE20模，

其中TE20模各参量与

（1）相同（2分）

对于TE10模来说，截止波长为：

λc=2a=91.44mm（1分）

波导波长为λg=2π/β=31.7mm（1分）

S11=Г=-j0.2（2分）

S12=0.98（2分）

10-3.3=0.0125W（2分）

D=10lgP3/P4=24dBP4=0.00005W=50μW（1分）

P2=24.9875W（1分）

5、已知微波中继通信的波距r=50km，工作波长为7.5cm。

收发天线的增益均为45dB，馈线及分路系统在一端的损耗为3.6dB，衰减因子A=0.7。

若发射天线输入功率为10W，求接收天线的输出功率。

自由空间的传输损耗为:

电道的总损耗为：

发射天线功率为Pin=10W=40dBm（1分）

输出功率为：

Pout=Pin-L=-18.8dBm（1分）

1．微波是电磁波谱中介于与之间的波段。

2．微波传输线可以分为三种类型。

分别是、

3．按照极化方式划分，天线可以分为

与。

4．无耗传输线上任意相距λ/2处的阻抗。

5．组成阵列天线的目的是__________。

1、超短波，红外线2、双导体传输线，金属波导传输线，介质传输线3、线极化，圆极化，椭圆极化4、相等5、加强天线的方向性

1．若传输线上发生全反射时，驻波比等于（）

2．以下对接收天线的等效噪声温度描述正确的是（）

A．表征了天线接收到的电磁波的强弱。

B．取决于天线周围空间的噪声源的强弱和分布。

C．与天线的方向性无关

D．等效噪声温度越大，接收机接收到的噪声功率越小。

3．以下哪种微波网络矩阵是基于波参量建立的（）

A．A矩阵B．Z矩阵

C．S矩阵D．Y矩阵

A．2/3B．1/3C．1/2D．1/4

5．提高单极天线效率的方法，以下哪个不适用（）

A．在天线顶端加感性负载B．增加天线有效高度

C．在天线中部加感性负载D．在天线底部加辐射状地网

6．在微波视距通信设计中，为使接收点场强稳定，希望反射波的成分（）

A．愈小愈好B．愈大愈好C．适当选择D．不确定

7．以下对天线电参数的描述，哪个是正确的（）

A.天线的主瓣宽度和旁瓣电平是相互依赖，变化统一的参量。

B.天线的方向系数与天线的辐射功率相关。

C.天线的辐射电抗越大，天线的辐射能力越强。

D.接收天线的有效接收面积越大，天线接收电波的能力越强

8．可以导引电磁波的装置称为导波装置，传播不受频率限制的导波装置是（）

A.矩形波导B.同轴线C.圆波导D.以上都可以

10．对于平面同相口径场来说，以下哪种说法是错误的（）

A．最大辐射方向为法线方向。

B.口径场分布越均匀，主瓣越窄，口径利用因数越小。

C.口径场尺寸越大，口径利用因数越大。

D．主瓣宽度越窄，旁瓣电平越高。

1、D2、B3、C4、C5、A6、A7、D8、B9、D10、B

1．按照截止波数的不同，可以把导行波