天线与微波复习思考题

《天线与微波复习思考题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天线与微波复习思考题（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、天线与微波复习思考题一、填空1、对于低于微波频率的无线电波，其波长远大于电系统的实际尺寸，可用电路_分析法进行分析；频率高于微波波段的光波等，其波长远小于电系统的实际尺寸，因此可用光学分析法进行分析；微波则由于其波长与电系统的实际尺寸相当必须用场分析法进行分析。2、在圆波导中有两种简并模，它们是E-H简并和极化简并。3、激励波导的方法通常有三种：电激励、磁激励和电流激励。4、各种集成微波传输系统归纳起来可以分为四大类：准TEM波传输线、非TEM波传输线、开放式介质波导传输线和半开放式介质波导。5、微波元器件按其变换性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及非_线性元器件三大类。6微波连接匹

2、配元件包括终端负载元件、微波连接元件以及阻抗匹配元器件三大类。7、在微波系统中功率分配元器件主要包括定向耦合器、功率分配器以及各种微_波分支器件。8、非互易微波铁氧体元件最常用的有隔离器和环形器。9、天线按辐射源的类型可分为线天线和面天线，把天线和发射机或接收机连接起来的系统称为馈线系统。10、超高频天线，通常采用与场矢量相平行的两个平面来表示，即E平面和H平面。根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，电波传播方式分为下列几种：视距传播、天波传播、地面波传播和不均匀媒质传播。12、为了加强天线的方向性，将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统称为天线阵。13、旋转抛物面天线的分析通常

3、采用以下两种方法：口径场法和面电流法。14、按中继方式，微波中继通信可分为基带转接、中频转接和微波转接三种。15、RFID系统按数据量来分，可分为1比特系统和电子数据载体系统。16、50门传输线接（75+j100）I的负载阻抗，传输线上的电压波为行驻波：最靠近负载的是电压波的波腹点。17、耦合带状线的偶奇模相速Vpe=Vpo，与光速c的关系为Vpe二Vpo二C/r。18、圆波导中不存在的波形有TEm0、TMm019、互易（可逆）网络的散射矩阵满足ST=S。20、微波终端开路传输线型谐振器，当传输线的长度1=np0/2，在谐振频率点.0附近可用一集中参数的并联谐振电路等效；当传输线的长度l=（2

4、n1）p/4，在谐振频率点-.0附近可用一集中参数的串联谐振电路等效。21、微波电路中功率增益的定义主要有三种，它们分别称为功率增益、资用功率增益、转移功率增益22、任何一个线性、互易、无耗的三端口器件，三个端口不能同时匹配。23、天线的方向系数D和工作波长、天线有效面积Ae的关系式为D=4Ae/224、矩形波导(axb,a2b)中的最低次模为TEi。模，其截止波长2a;圆波导中的最低次模为TEii模，其截止波长c=3.14R。当工作波长.oZoo，偶奇模相移常数满足27、微波三端口环形器的散射参数矩阵为是1321。010s=001，该环形器的环形顺序J00一28、互易双端口网络输入端反射系数

5、为:in、输出端负载反射系数为:L，贝,in、:L与S参数的关系式为山二$1*S12S2L。1S22JTL29、低频LC振荡回路，其谐振频率由唯一确定；微波谐振器不同于低频LC振荡回路，其谐振波长.1T12(P)，具有多模和多谐的特点。30、圆波导中常用的三种谐振模式为TEO11模、TEO11模、TM010模。二、单项选择1、均匀传输线单位长度分布参数为L1、R1、C1、G1，其特性阻抗为CGjL1B.R1+jC1C.RjL1,GrjC1D.G1jC1:RVpoD._2VpeVpo=C24、截面尺寸为axb(bVa/2)的矩形波导，TE10波在其中传播的条件为C。(注:0为工作波长)A.0wo

6、aB.2b*02aC.a：02aD.A.02a25、圆波导中的导行波TEmn、TMmn模式中，主模式为Ao01ETA26、无耗网络的阻抗矩阵为A矩阵。A.纯虚数B.纯实数C.对角元为0的D.单位27、一微波网络的散射矩阵为S,如果该网络是互易的，则有BoA.sTS=1B.ST=SC.D.S、SA.球形腔的品质因素大于圆柱腔B.球形腔的品质因素大于圆柱腔C.两者的品质因素相同D.无法判断29、已知接受点的电场强度振幅为24.5mV/m,f=300MHz不计地面的影响，则半波对称振子可接受到的功率约为AoA.0.1B.1WC.10WD.100W30、若抛物面天线的直径为2m工作频率为6GHz口面利

7、用系数=0.51，则此天线的增益为CoA.33dBB.66dBC.39dBD.78dB三、名词解释1、分布参数微波的频率很高，电磁振荡周期极短，与微波电路中从一点到另一点的电效应的传播时间相比是可比拟的，因此就必须用随时间、空间变化的参量，即分布参量来表征。2、微带线微带线是由沉积在介质基片上的金属导体带和接地板构成的一个特殊传输系统，可以看成是由双导体传输线演化而来，将无限薄的导体板垂直插入双导体中间，因为导体板和所有电力线垂直，所以不影响原来的场分布，再将导体圆柱变换成导体带，并在导体带之间加入介质材料，从而构成了微带线。3、品质因数品质因数Q0是表征微波谐振器频率选择性的重要参量，定义为

8、Q=2二=0，式中，W为谐振器中的储能，Wt为一个周期内谐振器损耗WtPi的能量，Pi为谐振器的损耗功率。4、天波静区由于入射角航Vmin的电波不能被电离层“反射”回来，使得以发射天线为中心的、一定半径的区域内就不可能有天波到达，从而形成了天波的静区。5、直线律相移平面电磁波垂直投射于平面口径时，口径场的相位偏差等于零，为同向场。当平面电磁波倾斜投射于平面口径时，在口径上形成线性相位相移。设在矩形口径上沿X轴有线性相位偏移，且相位最大偏移为一，振幅为均匀分布，口径场相位沿X轴有直线律相移时，方向图形状并不发生变化，但整个方向图发生了平移，且越大，平移越大。&波导模式电压和模式电流答：对导行传输

9、模式的求解可采用横向分量的辅助标位函数法。将横向电场或磁场用标位函数的梯度表示。该标位函数可用纵向分布函数U(Z)、l(Z)及横向分布函数表示。对应横向电场与横向磁场的纵向分布函数U(Z)、I(Z)具有电压与电流的量纲，故称其为对应导行模式的模式电压与模式电流。7、波的色散答：当电磁波在导波系统中的传播相速与频率有关时，不同频率的波同时沿该导波装置传输时，等相位面移动的速度不同，有快有慢，该现象称为“色散”8、对偶电路答：如果两个网络输入阻抗的乘积为一常数，且与频率无关，则称此两个网络互为对偶电路。9、Smith圆图答：将等反射系数圆、等归一化电阻圆和等归一化电抗圆绘在一张圆上就得到了阻抗圆图

10、。该图是1936年由美国一位叫Smith的工程师最先给出，因而它也被称为Smith圆图。10、鳍线答：鳍线是20世纪70年代末期出现的一种新型毫米波传输线。它具有单模、频带宽、低色散、损耗比微带小和组装半导体元器件方便等优点。鳍线是毫米波平面集成电路中很有发展前途的一种传输线。四、问答1、为什么超短波和微波不能以天波传播？答：当电波以，0角度入射时，电离层能把电波“反射”回来的最高可用频率为fmax=.“80.8NmaxSeCo，式中，Nmax为电离层的最大电子密度。当电波入射角二0一定时，随着频率的增高，电波反射后所到达的距离越远。当电波工作频率高于fmax时，由于电离层不存在比Nmax更大

11、的电子密度，因此电波不能被电离层“反射”回来而穿出电离层，这正是超短波和微波不能以天波传播的原因。2、抛物面天线对馈源的基本要求是什么？如何选择馈源？答：(1)对馈源的基本要求。馈源方向图与抛物面张角配合，使天线方向系数最大；尽可能减少绕过抛物面边缘的能量漏失；方向图接近圆对称，最好没有旁瓣和后瓣。具有确定的相位中心，这样才能保证相位中心与焦点重合时，抛物面口径为同向场。因为馈源置于抛物面的前方，所以尺寸应尽可能小，以减少对口径的遮挡。应具有一定的带宽，因为天线带宽主要取决于馈线系统的带宽。(2)馈源的选择。波导辐射器由于传输波形的限制，口径不大，方向图波瓣较宽，适用于短焦距抛物面天线。长焦距

12、抛物面天线的口径张角较小，为了获得最佳照射，馈源方向图应较窄，即要求馈源口径较大，一般采用小张角口径喇叭。在某些情况下，要求天线辐射或接收圆极化电磁波，这就要求馈源为圆极化的，像螺旋天线等。有时要求天线是宽频带的，这就应采用宽频带馈源，如平面螺旋天线、对数周期天线等。3、若长为I的无耗均匀传输线的特性阻抗为Z0，负载为Zl：求(1) 输入阻抗与驻波比。(2) 若ZL=RjXL，满足什么条件使传输线工作于行波，驻波，行驻波状态行驻波。答：(1)Zin(l)=Z0ZljZtanZ。jZLtan：lZl-Z。L-ZlZ0lejL1丨L1L4、说明LC谐振回路与微波谐振腔的异同点。若一两端短路的同轴线

13、长为I，求其谐振波长。答：相同处：都具有储能和选频的功能。不同处：微波谐振器（腔）是用电壁和磁壁封闭的空腔，是一分布参数系统；具有多谐、多模性；其谐振特性参数为谐振波长.o，品质因素Q及等效电导G;其分析方法也不同于集总参数谐振电路。由谐振时Ipo可得，“0=21/n,po=o/.；。5、试分析波导E-T与H-T接头各口之间的关系，说明此两种接头的异同点。答：波导E-T与H-T接头是无耗互易三端口元件，故三个端口不能同时实现匹配。对E-T接头，若E面分之支配，则由S33,S23=Si3,S22二S11，可得E-T接头的散射参数矩阵-S11S12S131A11J21S=S12S11S13,代入s

14、*s=1，得s=11-42.S13S130_2jV20对H-T接头，若H面分支匹配，则由S33=o,S23=S13,S22=S11，可得H-T代入ss=1,1、2接头的散射参数矩阵S11S12S13|S=S12S11S13,$3S130E-T接头关于对称面是奇对称的，H-T接头关于对称面是偶对称的五、计算1、在尺寸为ab=22.8610.16mm2的矩形波导中，传输TE10模，工作频率10GHz求截止波长、波导波长和波阻抗；若波导的宽边尺寸增大一倍，上述参数如何变化？还能传输什么模式？若波导的窄边尺寸增大一倍，上述参数如何变化？还能传输什么模式？解：(1)截止波长do=2a=222.86=45

15、.72mm12a；：丄0；o3108222.2610“=6.56109Hz310,勺(fc10f)2-(6.5610)2a1宀ZTE1=499.3Q1-(fc1f)2.755(2)当a=2a=222.86mm=45.72mm时=2a=91.44mmfc101996.56109二3.28109Hz2a；02310,.1-仏f)2J-(3.2810)2=3.17610mZTE10377399.21J-(fd0f)20.892此时c20=a=45.72mm2c30a30.48mm3而工作波长二30mm，此时能传输的模式为TE10、TE20、TE30(3)当b2b=210.16mm=20.32mm时c

16、10=2a=45.72mm:.0=3.9710,m1-(fc10厅19fc106.56109Hz2a(卩0知n0ZTE：=0=499.310J-(fc10f)2此时(c)TE01=2b=40.64亦2二34mm/2J(1a2+(1b7(122.86)+(120.32j而工作波长=30mm，此时能传输的模式为TE10、TE01、TE11、TM11。2、均匀无耗传输线的特性阻抗z=100，沿传输线测得离开终端向电源方向第一个电压波节点zminl=2.5Cm，波节点电压U|min=1V，电压驻波比，=2，相波长p=20cm。求：（1）负载阻抗Zl；（2）负载吸收功率Pl；（3）若采用终端短路单支节进

17、行负载阻抗匹配，确定短路支节的接入位置d和长度io;(4)若传输线为波导，匹配支节可用螺钉实现吗？解:(1)电压波节点处zw-z/w，且Zin=Z0；：；(*2兀兀将Zo=1OO，-l2.5代入得ZL=0.8-j0.6=Zl=80-j60(坯4一2在波节点处U=1V，Zmin=500，可得到Pl=U/(2Zmin)=0.0lWminmin(2) ZL=rjx=0.8-j0.6，单支节匹配网络为入=1_0c如|JB1simjsincostjsinrcostj(Bcos)sinv)cosBsincos日(r+jx)+jsinBa11ZLa12由Zin:a21zLa22tan：d二(1-r)2x2(1-0.8)20.620.8=：_：；：0.707-2九rBxdwar如吕)arctan(_)2二0.2B=0.7074.46cm0.54cm由jB-jcot：l0可得，l0=arctan仁丄)2BB=d0.7076.96cm3.04cmJ可得j(Bcosvsinv)(rjx)cost-Bsinj(4)并联支节有正归一电纳解0.707，若传输线为波导，匹配支节可用螺钉实现。3、设计单节1/4波长阻抗变换器，工作频率f0=3GHz，将10门的负载匹配到51，确定?-r接收点场强值E最大值为10.4mV/m,自地面向上数的第一个最大值在由下式所决定的高度上：0.01二h2即h50m2