微波技术基础试题.pptx

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1、一、简答题（65=30分）1 1 请写出无耗传输线三种工作状态及其相应状态下终端请写出无耗传输线三种工作状态及其相应状态下终端负载的特点；负载的特点；答：行波状态，或者无限长传输线；2分全驻波状态，负载短路、开路或纯电抗；2分行驻波状态，任意负载。1分2 2 请写出史密斯圆图的构成思想及每圆周对应传输线长度；请写出史密斯圆图的构成思想及每圆周对应传输线长度；答：消去特征参数 （归一化），把 归于 相位，等 圆为基底套覆阻抗圆图和驻波比。4分每圆周对应半个波长的传输线长度。1分第1页/共33页3 3 请写出圆波导中的三种主要模式及特点；请写出圆波导中的三种主要模式及特点；答：传输主模 模；1分损

2、耗最小的模 模；2分轴对称的模 模。2分4 4 请写出双端口网络请写出双端口网络请写出双端口网络请写出双端口网络 、的物理意义及反射系数变换公式；的物理意义及反射系数变换公式；的物理意义及反射系数变换公式；的物理意义及反射系数变换公式；答：，2端口匹配时，1端口的反射系数；1分 ，1端口匹配时，2端口到1端口的传输系数；1分 ，2端口匹配时，1端口到2端口的传输系数；1分 2分 第2页/共33页5 5 请写出微波谐振腔的特性参数，矩形谐振腔的基本模式；请写出微波谐振腔的特性参数，矩形谐振腔的基本模式；答：谐振波长 ；1分 品质因数 ；1分 等效电导 ；1分 矩形谐振腔 模，由 模在z方向加两块

3、短路板构成。2分6 6 请写出请写出E E面面T T的功能；的功能；答：1端口输入，2端口和3端口功率平分，相位相反；2分 2端口和3端口等幅同相输入，1端口无输出；2分 2端口和3端口等幅反相输入，1端口输出最大。1分H面T?环形器？第3页/共33页二（二（1010分）如图所示的微波等效电路中，当终端接匹配负载分）如图所示的微波等效电路中，当终端接匹配负载时，要求输入端匹配，求电阻时，要求输入端匹配，求电阻 和和 所满足的关系。所满足的关系。解：采用 矩阵来求解，利用级联性质4分 利用阻抗变换性质可得到条件是 2分 4分 P43例2第4页/共33页三（三（1010分）使用分）使用 参数定义的

4、双端口网络，端接负载参数定义的双端口网络，端接负载（1 1）写出）写出 参数无耗、互易、对称性质参数无耗、互易、对称性质（2 2）证明）证明 参数的阻抗变换性质。参数的阻抗变换性质。解：（1）无耗则 是实数、是纯虚数；2分 互易则 ；1分 对称则 。1分 阻抗变换性质为（2）如图所示根据 参数定义 输入反射系数定义为 负载反射系数定义为 1分1分1分1分2分S参数？第5页/共33页四（四（1010分）如图所示为某微波电桥，它的分）如图所示为某微波电桥，它的 矩阵可以写为矩阵可以写为4 4臂匹配输入臂匹配输入 ，3 3臂接匹配负载，臂接匹配负载，1 1、2 2臂臂接反射系数为接反射系数为 的不匹

5、配负载，求的不匹配负载，求 与与的的 关系。关系。解：根据 参数定义由题意可知 3分 3分 2分 2分 第6页/共33页五（五（1212分）无耗传输线终端接负载阻抗分）无耗传输线终端接负载阻抗 ，测得，测得终端电压反射系数相角终端电压反射系数相角 和电压驻波比和电压驻波比 ，求，求（1 1）终端负载反射系数）终端负载反射系数 和传输线特性阻抗和传输线特性阻抗 （2 2）线上电压波节处和电压波腹处的输入阻抗。）线上电压波节处和电压波腹处的输入阻抗。解：（1）由反射系数和驻波比关系可得 反射系数 2分根据反射系数与输入阻抗关系可得特性阻抗 2分 2分（2）电压波腹处为纯阻且为最大值 电压波节处为纯

6、阻且为最小值2分 2分 第7页/共33页六（六（1212分）如图所示电路，其中网络的分）如图所示电路，其中网络的 矩阵已知，矩阵已知，串联阻抗，串联阻抗 ，并联导纳，并联导纳 ，传输线长度，传输线长度 ，负载反射系数，负载反射系数 ，求系统的输入反射系数，求系统的输入反射系数。解：选取参考面将串联阻抗和并联导纳作为 网络，根据级联性质可得根据双端口网络 和 的变换关系，可得3分2分由反射系数变换性质可得根据传输线反射系数变换性质由反射系数变换性质可得3分 2分 2分 第8页/共33页七七 (16(16分分)如图（如图（a a）所示，宽边）所示，宽边 ，窄边，窄边 的矩形波导，问的矩形波导，问

7、(1).(1).写出写出 模的截止波长；模的截止波长；(2).(2).写出主模写出主模 模的场方程；模的场方程；如果选取如果选取BJ-32BJ-32波导波导()()，问，问 (3).(3).工作波长工作波长6cm6cm时波导中能出现哪些波形；时波导中能出现哪些波形；(4).(4).在主模在主模 模工作时，波导内测得相邻波节的距离为模工作时，波导内测得相邻波节的距离为10.9cm10.9cm，求波导波长，求波导波长 和工作波长和工作波长解：（1）（2）用 做领矢 2分 4分 第9页/共33页或者用 做领矢（3）可知 工作波长 ，根据 波的传输条件，可知波导中能够传输的波型有5分（4）.波导内，相

8、邻波节间距离为二分之一波导波长，可得由波导波长定义 1分 2分 1分 1分 第10页/共33页2010秋季考试参考答案第11页/共33页一、简答题（每题一、简答题（每题3分，共分，共30分）分）1.1.无耗传输线上阻抗呈周期分布，其周期大小多少？反射无耗传输线上阻抗呈周期分布，其周期大小多少？反射无耗传输线上阻抗呈周期分布，其周期大小多少？反射无耗传输线上阻抗呈周期分布，其周期大小多少？反射系数的分布规律呢？系数的分布规律呢？系数的分布规律呢？系数的分布规律呢？答：都是二分之一波长周期。2.2.短路传输线，长度小于四分之一波长时，相当于电容短路传输线，长度小于四分之一波长时，相当于电容短路传输

9、线，长度小于四分之一波长时，相当于电容短路传输线，长度小于四分之一波长时，相当于电容还是电感？还是电感？还是电感？还是电感？答：电感第12页/共33页3.3.写出长线方程（电报方程），并给出写出长线方程（电报方程），并给出U U，I I的解。的解。4.4.在在SmithSmith圆图中指出短路点、匹配点、并给出向电源圆图中指出短路点、匹配点、并给出向电源的旋转方向。的旋转方向。答：短路点：实轴最左侧；匹配点：坐标原点；向电源：顺时针。第13页/共33页5.5.矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是

10、什矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什么？么？么？么？答：TE10和TE116.6.金属圆波导中金属圆波导中金属圆波导中金属圆波导中TEmnTEmn模式，模式，模式，模式，其中，其中，其中，其中 是是是是mm阶阶阶阶BesselBessel函数的根，还是其导数的根？函数的根，还是其导数的根？函数的根，还是其导数的根？函数的根，还是其导数的根？答：导数的根。TE波截止波长取决于m阶Bessel函数导数第n个根 7.7.矩形波导截面矩形波导截面矩形波导截面矩形波导截面 ，写出，写出，写出，写出 模的截止波模的截止波模的截止波模的截止波长长长长 ，并说明为什么矩形波导存在高通特性？，并说明

11、为什么矩形波导存在高通特性？，并说明为什么矩形波导存在高通特性？，并说明为什么矩形波导存在高通特性？，传输 第14页/共33页8 8。写出如图双口网络的输入反射系数的表达式。写出如图双口网络的输入反射系数的表达式。答：9.9.一段矩形波导，尺寸一段矩形波导，尺寸一段矩形波导，尺寸一段矩形波导，尺寸 ，TE10TE10模的散射矩阵如模的散射矩阵如模的散射矩阵如模的散射矩阵如下，写出其传输下，写出其传输下，写出其传输下，写出其传输TE20TE20模时的散射矩阵。模时的散射矩阵。模时的散射矩阵。模时的散射矩阵。第15页/共33页10.10.说明微波系统什么时候产生谐振，当采用铜质矩形腔说明微波系统什

12、么时候产生谐振，当采用铜质矩形腔说明微波系统什么时候产生谐振，当采用铜质矩形腔说明微波系统什么时候产生谐振，当采用铜质矩形腔不满足品质因数不满足品质因数不满足品质因数不满足品质因数(Q(Q值值值值)的要求可以镀银镀金的方法来加的要求可以镀银镀金的方法来加的要求可以镀银镀金的方法来加的要求可以镀银镀金的方法来加以改善，试分析其原因。以改善，试分析其原因。以改善，试分析其原因。以改善，试分析其原因。答：减小表面电阻，降低损耗。第16页/共33页二、（二、（1515分）请根据分）请根据S S参数的反射系数变换特性，写参数的反射系数变换特性，写出如图传输线上反射系数与负载反射系数的关系。出如图传输线上

13、反射系数与负载反射系数的关系。第17页/共33页三、（三、（1515分）分）TEMTEM波传输线电路如图所示，传输线均匀无波传输线电路如图所示，传输线均匀无耗，特性阻抗耗，特性阻抗 ，工作波长，工作波长 =80cm=80cm，传输线长，传输线长L=20cm L=20cm，负载，负载 。求：（求：（1 1）负载的电压反射系数）负载的电压反射系数；（2 2）电压驻波比）电压驻波比（3 3）输入阻抗；）输入阻抗；（4 4）距负载最近的电压波节位置。）距负载最近的电压波节位置。第18页/共33页四、（四、（2020分）定向耦合器满足以下条件：分）定向耦合器满足以下条件：1.1.是无耗互易网络；是无耗互

14、易网络；2.2.每对端口相互隔离，即每对端口相互隔离，即S12=S34=0;3.S12=S34=0;3.其中一对端口匹配其中一对端口匹配,如如S11=S22=0S11=S22=0。（1 1）写出其写出其S S散射参数。散射参数。（2 2）根据幺正性的振幅条件，证明根据幺正性的振幅条件，证明 ,。（3 3）不失一般性，理想定向耦合器设为不失一般性，理想定向耦合器设为S13=S24 S13=S24，S14=S23 S14=S23，说明这样做的依据。说明这样做的依据。（4 4）证明理想的定向耦合器主路和副路相位相差）证明理想的定向耦合器主路和副路相位相差9090度。度。第19页/共33页五、（五、（

15、2020分）已知矩形谐振腔分）已知矩形谐振腔 ，内部工作在内部工作在 模式（空气填充）。模式（空气填充）。（1 1）求谐振波长）求谐振波长 （2 2）写出腔内电场和磁场的表达式）写出腔内电场和磁场的表达式（3 3）画出腔内的电、磁力线图。）画出腔内的电、磁力线图。第20页/共33页09年12月考题A答案第21页/共33页一、简答题（每题一、简答题（每题3分，共分，共30分）分）1.1.试用负载阻抗和特性阻抗表示反射系数。试用负载阻抗和特性阻抗表示反射系数。试用负载阻抗和特性阻抗表示反射系数。试用负载阻抗和特性阻抗表示反射系数。2.2.一均匀无耗传输线单位长度分布电感为一均匀无耗传输线单位长度分

16、布电感为一均匀无耗传输线单位长度分布电感为一均匀无耗传输线单位长度分布电感为L L（亨（亨（亨（亨/米）、单米）、单米）、单米）、单位长度分布电容为位长度分布电容为位长度分布电容为位长度分布电容为C C（法（法（法（法/米），试写出此传输线的特性米），试写出此传输线的特性米），试写出此传输线的特性米），试写出此传输线的特性阻抗和传播常数的表达式和频域无耗传输线方程。阻抗和传播常数的表达式和频域无耗传输线方程。阻抗和传播常数的表达式和频域无耗传输线方程。阻抗和传播常数的表达式和频域无耗传输线方程。第22页/共33页3.3.已知矩形波导截面已知矩形波导截面 ，自由空间波长，自由空间波长 ，写出，写

17、出TE10 TE10 模的波导波长模的波导波长 。4.Smith4.Smith阻抗圆图是由哪两个坐标系组成的，向电源旋转阻抗圆图是由哪两个坐标系组成的，向电源旋转阻抗圆图是由哪两个坐标系组成的，向电源旋转阻抗圆图是由哪两个坐标系组成的，向电源旋转方向是顺时针还是逆时针，为什么？方向是顺时针还是逆时针，为什么？方向是顺时针还是逆时针，为什么？方向是顺时针还是逆时针，为什么？阻抗圆图，导纳圆图，顺时针向电源。原因：smith圆图逆时针时相角增大。5.5.在其它条件相同时，微带宽度在其它条件相同时，微带宽度在其它条件相同时，微带宽度在其它条件相同时，微带宽度ww增大，特性阻抗是变大还增大，特性阻抗是

18、变大还增大，特性阻抗是变大还增大，特性阻抗是变大还是变小？为什么是变小？为什么是变小？为什么是变小？为什么?当宽度变大时，电容C变大，而 ，所以特性阻抗变小。第23页/共33页6.6.金属圆波导存在哪两种简并现象，其传输主模是什么？金属圆波导存在哪两种简并现象，其传输主模是什么？极化简并、TM1n模和TE0n简并。传输主模是TE11。7.7.波导系统中其电磁横向分量可以用纵向分量表示，请写波导系统中其电磁横向分量可以用纵向分量表示，请写波导系统中其电磁横向分量可以用纵向分量表示，请写波导系统中其电磁横向分量可以用纵向分量表示，请写出线性不变性矩阵，并以纵向分量为领向矢量为例写出出线性不变性矩阵

19、，并以纵向分量为领向矢量为例写出出线性不变性矩阵，并以纵向分量为领向矢量为例写出出线性不变性矩阵，并以纵向分量为领向矢量为例写出矩形波导矩形波导矩形波导矩形波导TE10TE10模的横向分量？模的横向分量？模的横向分量？模的横向分量？第24页/共33页8.8.说明参数的无耗、互易和对称性质。说明参数的无耗、互易和对称性质。说明参数的无耗、互易和对称性质。说明参数的无耗、互易和对称性质。网络对称时 Sii=Sjj网络互易时 Sij=Sji网络无耗时 IS+S=0 幺正性9.9.试写出耦合传输线偶模阻抗和奇模阻抗的定义，试写出耦合传输线偶模阻抗和奇模阻抗的定义，试写出耦合传输线偶模阻抗和奇模阻抗的定

20、义，试写出耦合传输线偶模阻抗和奇模阻抗的定义，并比较两者的大小并比较两者的大小并比较两者的大小并比较两者的大小。偶模激励和奇模激励是一种外部激励。偶模激励是磁壁偶对称轴，奇模激励是电壁奇对称模。给出电力线分布,CgCf；所以CoCe，偶模阻抗大于奇模阻抗。或者通过Y0e和Y0o大小比较也可以，要注意Y12为负数。第25页/共33页10.10.写出谐振腔品质因数写出谐振腔品质因数写出谐振腔品质因数写出谐振腔品质因数QQ的普遍定义式？当集肤深度变小的普遍定义式？当集肤深度变小的普遍定义式？当集肤深度变小的普遍定义式？当集肤深度变小时谐振腔品质因数时谐振腔品质因数时谐振腔品质因数时谐振腔品质因数QQ

21、如何变化，为什么？如何变化，为什么？如何变化，为什么？如何变化，为什么？第26页/共33页二、（二、（1515分）如图传输线中负载为何值时，输入阻抗时无反分）如图传输线中负载为何值时，输入阻抗时无反射达到匹配，已知。射达到匹配，已知。第27页/共33页三、（三、（1515分）证明互易无耗三端口网络不能同时匹配，即无法分）证明互易无耗三端口网络不能同时匹配，即无法达到。达到。采用反证法：假定S11=S22=S33=0,可知第28页/共33页四、（四、（2020分）已知矩形波导分）已知矩形波导 中电场为中电场为 =，今在，今在z z方向的方向的z=0z=0和和z=Lz=L处设置两块短路板以构成模谐

22、振处设置两块短路板以构成模谐振腔。腔。，对于 模L=第29页/共33页五、（五、（2020分）定向耦合器满足以下条件：分）定向耦合器满足以下条件：1.1.是无耗互易是无耗互易网络；网络；2.2.每对端口相互隔离，即每对端口相互隔离，即S12=S34=0;3.S12=S34=0;3.其中一对其中一对端口匹配端口匹配,如如S11=S22=0S11=S22=0。根据幺正性的振幅条件，证明：也就是说，理想的定向耦合器，主路S41和副路S31相位差90，也称为90定向耦合器。越接近90度，隔离越好 描述定向耦合器的两个重要参数耦合度描述定向耦合器的两个重要参数耦合度描述定向耦合器的两个重要参数耦合度描述定向耦合器的两个重要参数耦合度和定向性各自和那个和定向性各自和那个和定向性各自和那个和定向性各自和那个S S参数相关？表参数相关？表参数相关？表参数相关？表达式是什么？达式是什么？达式是什么？达式是什么？第30页/共33页2012微波技术基础试题考试时间（120分钟）一、简答题（65=30分）二、（10分）三、（10分）四、（10分）五、（12分）六、（12分）七、(16分)考试时间：2012年1月16日上午3-4节地点：待定第31页/共33页谢谢！第32页/共33页感谢您的观看。第33页/共33页