微波技术与天线复习题选.docx
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微波技术与天线复习题选
微波技术与天线复习题选
微波基本概念：
微波通常是指波长为至的电磁波。
微波通常是指频率以到的电磁波。
以波长划分，微波通常分为波，波，波，波。
在微波工程中，C波段是指厘米波，χ波段是指厘米波。
L波段是指厘米波，S波段是指厘米波。
微波炉是利用某些物质吸收微波能所产生的效应进行的。
微波波段中的mm和mm波可以无阻地通过大气游离层，是电磁波通讯的宇宙窗口。
传输线参量特性：
当负载阻抗为时，无耗传输线为行驻波状态，此时传输线上反射系数的模驻波比为。
当负载阻抗为时，无耗传输线为行波状态，此时传输线上反射系数的模驻波比为。
当负载阻抗为时，无耗传输线为纯驻波状态，此时传输线上反射系数的模驻波比为。
传输线终端短路时，其反射系数的模|Г（）|=，驻波比=，离负载λ/4处的输入阻抗
只有当负载为时，才能产生行驻波状态，此时传输线上的反射系数的模介于和之间
传输线上的负载给定后，沿无损耗传输线移动时，其反射系数Г（）按下列规律变化：
模，辐角按而变。
传输线处于行波工作状态时，沿线电压和电流具有相相位，它们各自的振幅保持，输入阻抗亦是个量，且等于阻抗。
传输线终端短路时，其反射系数的模|Г（）|=；传输线终端接匹配负载时，其反射系数的模|Г（）|=。
（设传输线为无损耗线）
在阻抗圆图上沿等驻波比圆旋转时；顺时针旋转，代表传输线上参考面向方向移动，通时针旋转代表传输线上参考面向方向移动。
对串联等效短路应用圆图，对并联等效电路应用圆图。
当负载阻抗为时，传输线上为行驻波状态，此时传输线上的驻波比为。
求图示传播线电路A，B端的输入阻抗。
圆图基本概念：
试画一阻抗圆图简图。
並标出感性半圆。
容性半圆、可调匹配圆及纯电抗圆。
在复平面上作出阻抗圆图的简图，并在上面标出短路点、开路点、匹配点、可调匹配圆。
在阻抗圆图上沿等圆旋一周，相当于在传输线上移动。
在阻抗圆图上，归一化电阻=的圆称为可调圆。
在阻抗圆图上，归一化电抗=的线称为纯线。
在阻抗圆图上，归一化电阻=的点称为短路点，归一化电抗=的点称为开路点。
在阻抗圆图上，归一化电阻=的圆称为圆。
圆图应用：
一无耗传输线的负载阻抗为50+50，传输线特性阻抗为50，试用公式方法求出其反射系数和驻波比。
已知平行双线传输线的特性阻抗为250Ω，负载阻抗为500—j150Ω，求距离终端4.8λ处的输入导纳。
一个半波振子天线，其等效阻抗Ζ=（65+j30）Ω，与一特性阻抗ΖC=300Ω的传输线联接，为了匹配可串联一个可调电容，试求串联电容的位置及其容抗的数值。
在一特性阻抗ΖC为50Ω的无耗传输线上测得驻波比ρ=5，电压最小点（电压波节点）在距负载λ/3处，求负载阻抗值。
一传输线特性阻抗ΖC=75Ω，终端负载电阻R=250Ω。
利用并联分支短路线进行匹配，当工作波长λ=10CM时，问距离和问分支短路线距离终端位置L和长度d分别取何值可以获得匹配。
一传输线的特性阻抗为Z=50，负载阻抗Z=100+50，求离负载0。
24处的输入阻抗和输入导纳
微波传输线：
根据所给出的模式做出横截面的场分布（E线、H线）：
下图为一圆波导的截止波长分布图，已知R=1。
2，现输入一波长为=2。
5的电磁波，问此波能否在这波导中传播
如能传播可激发几种模式？
单模传播的条件？
微波网路参量：
微波网路（二端口）各S参量的意义
S参量的基本性质
简单二端口网络的S参量表示
。
微波无源器件：
下图为一矩形波导的俯视图（波导宽边），已知波导中传输的波为TE波，外加恒定磁场方向及微波传输方向如图所示，距宽边A的1/4处置一微波铁氧体，试做出宽边上的磁力线分布图，并指出此时B-B面（微波铁氧体）上是左旋极化波还是右旋极化波；若要微波单向传输并保持微波传输方向不变，此时应采用铁磁谐振效应还是场移效应。
微波谐振腔：
下图为一TE圆柱形谐振腔，试在纵向和横向截面上做出其场分布图（E线、H线）
一无耗传输线的特性阻抗为75欧，终端负载阻抗为250欧，利用并联分支短路线进行匹配，当工作波长为，10厘米时，求短路线的接入位置及长度。
微波天线
以结构划分，天线通常分为天线，天线，天线和天线。
发射天线与接收天线的电参量
常用天线的特点
微波实验：
下图为一微波特性参量（微波频率，波导波长，驻波比，驻波相位）实验测量系统。
请在空方框内上合适的微波器件的名称。
简述微波频率，波导波长，驻波比，驻波相位的测量方法。
方向性系数
参考标准假想无方向性天线：
在空间各个方向上具有均匀辐射的天线。
（其立体方向图为一球面）
方向性系数D
当被研究天线的辐射功率9无方向性天线）的辐射功率时。
被研究天线在其最大辐射方向上产生的辐射功率密度（或辐射场强振幅的平方值）与无方向性天线在该处产生的功率密度（或场强振幅的平方值）之S辐射功率密度
方向系数的计算与表示。
对被研究天线总辐射功率：
无方向性天线各个均匀辐射（方向性系数）
某一确定方向（）上的方向性系数
益系数
~；以相同的输入功率送入被研究天线和作为参考标准的无方向性天线时。
表述一、被研究天线在其最大辐射方向上产生的场强振幅的平均值，与无方向性天线在该点产生的场强振幅的平方值的比值，
表述二、或使接收点场强（在被研究天线最大辐射方向上的点）相同时，无方向性天线所需的输入功率与被研究天线所需要的输入功率之比
增益系数与方向性系数关系：
n被研究天线效应无方向天线效率=1
极化
极化：
~电场强度的取向随时间变化的方式极化方式：
极化旋向
极化匹配与极化损耗、极化损耗因子接收~与发射~必须相互适应、达到极化匹配，否则产生极化损耗使天线不能有效接收。
极化损耗因子：
表征极化损耗的大小
来波电场与接收天线电场极化
ai，ar来波（接收电天线）电场所在方向的单位
极化方向一致T与R极化方向正交
不同极化形式天线的配合
、、、、、、也可以互相配合使用
线极化圆极化，n只收到两分量之一圆极化旋向同圆/椭圆旋向不一n不能接收
通信~一般用线极化设备剧烈摆动/旋转地影响有面采用圆极化一可以收到任何取向的线极化波例：
卫星、导弹、天线指向经常变，用圆极化天线跟踪不易丢失目标
（驻波天线）
将细导线编成一直径较大的笼形而成编笼相当把天线导体加粗
天线的等效半径
d：
导线直径3~4mm
a：
笼形直径2a=1~3m
n：
导线根数n=6~8
特性阻抗
R=120（
由于等效半径a个Re频率变宽其余特性与半波天线同
菱形天线（行波天线）
有四边导线组成的特性阻抗
两边导线张一定角度且两边电流相180°
频带宽占地面积大
结构简单、易维护副瓣多且大
调整容易效率不高60~70瓦终端
增益大电阻吸收部分功率
引向天线（八木天线、鱼骨天线）
有一个半波有源振子（激励器）一个反射器若长个引向器（）组成
有源振馈线与发射接收机连反射器及引向器固定于金属杆
反射器有源引向最大辐射方向
4-3．一特性阻抗Z=50的同轴线测得驻波比=5，驻波节点离负载距离为1/3λ求负载阻抗及负载离驻波电压腹点的距离。
1、已知同轴线的特性阻抗50，负载阻抗为100+50，求离负载0。
24处的输入阻抗。
2、有一无耗传输线，其特性阻抗为50，负载阻抗（0）=50+50。
试求：
（A）负载处的反射系数（B）驻波比系数。
2、已知一传输线特性阻抗=50，工作波长入=10，负载阻抗=33。
3+33。
3求驻波比，反射系数以及距终端7处的输入阻抗。
3、已知一传输线特性阻抗=75，负载阻抗=75+75，求传输线的驻波比，负载反射系数及终端距电压驻波最
微波元件
1、下图所示为波型变换器，试在图上所示的A、B、C、D各截面上作出相应的电力线分布图。
1、下图为一a×b=72mm×34mm的矩形波导中各种模式的截止波长分布图。
现输入一波长为入=7cm的电磁波。
问：
A、此波能否在这波导传输？
2、B、此波在这波导中能否单模传输？
3、C、此波在这波导中能激励几种模式？
4、D、若要实现单模传输，输入电磁波的波长应为多少？
5、2。
求下列各图中的输入阻抗Ein
6、
7
大点的距离。
重要物理实验是（物理学）（科学）的新生长点新学科
有的实验理论上无法解决，研究下去常动新的操素形成学科
例：
伦琴х射线放射线同位素一
19世纪未光语学
卢瑟福放射一建立核模型
微波激射Maser1960Laser
理论与实验的两条腿
理论、实验（不可偏废）
实验理论不能解
实验总结理论进一步实验新理论
普实/近实
原理简单、示波器
普<仪器
一个实验学科有代表性
近仪器大型贵重几万美元
学习目的
丰富活跃物理思想培养对物理现象的观察分析能力
了解实验在物理学中的地位作用
常用的实验方法与技术；较大型与精密仪器；进步培养良好的实验技术和协作；（真空、低温、核磁共振光培）获得一定的实验方法和技术研究物理现象和物理规律的独立工作能力科学作风
实验不是一次成功、不忙于一个现象不是轻易成功伦琴发现在一个月研究，才写信公布。
居里日积月累
学习科学家严谨作风
良好的实验习惯在实验室环境下约束行为
本课程基本要求
学习如何用实验方法和技术，物理现象与规律培养在实验中发现问题分析~解决~能力
教师的指导较普物少，只提供大概指导与
学习近物某些
微波技术考试题
微波传输线基础与微波等效电路
填充题：
1．传输线终端短路时，其反射系数的模，驻波比，离负载/4处的输入阻抗。
2．在传输线上串联一归一化电抗，在阻抗圆图上就相当于沿等圆转过一个归一化电抗值。
3．只有当负载为时，才能产生行驻波状态，此时传输线上的反射系数的模介于和之间。
4．对同轴线外导体直径不变时，内导体直径越小，其分布电容越，分布电感越。
5．传输线上的负载给定后，沿无损耗传输线移动时，其反射系数按下列规律变化：
模，辐角按而变。
6．通常在微波工程上，S波段指厘米波，X波段指厘米波。
7．微波加热的原理是加热原理，即利用某些物质微波能所产生的效应进行的。
8．微波通常是指波长以到的波，即频率以MH到MH的波。
9．微波波段中的mm和mm波可以无阻地通过大气游离层是电磁波通讯的一个宇宙窗口。
10．传输线处于行波工作状态时，沿线电压和电流具有相相位，它们各自的振幅保持，输入阻抗亦是个量，
且等于阻抗。
二，计算，回答题：
1．已知传输线的特性阻抗，终端接一负载，用测量线测量得传输线上驻波电压最大值，最小值
，同时测得负载至第二个电压节点的距离为0。
75，试求负载阻抗（0）。
2．试证明均匀无耗传输线在离负载处的归一化组抗等于负载处的归一化导纳。
3．试画出传输线终端短路时产生的电压和电流沿传输线的分布图，並标明其串联，並联谐振的位置。
微波元件与微波谐振腔
一．微波元件：
1．在下列各图所对应的括号内，标出元件的名称。
2．下图为一TE波型变换，试在图上所示A，B，C各截面上作出其电力线分布图。
3．已知一十字定向耦合，当主线上微波a-a面到达耦合孔时，付线上激励出如图示的波形。
（图中虚线所示为磁力线，另：
为清楚起见主线，付线分别画出）问：
1。
此时付线上激励的波（图示）是向左传播，还是向右传播。
微波技术复习提纲
一章绪论
1．掌握微波和微波传输线的基本概念和基本特性。
二章传输线基本理论
1．熟练掌握传输线的特性参量，传输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。
2．掌握传输线的工作状态与终端负载的关系，传输线的三种工作状态及特性参量。
3．熟悉圆图的特点
4．熟悉掌握用圆图计算均匀无耗传输线和规则非均匀无耗传输线任意截面特性参量以及解决阻抗/导纳调配的问题。
三章．微波传输线
1．熟练掌握三种主要微波传输线（矩形，圆柱形，同轴）的主模和几种低模的场分布的特点能做出或判断模式图。
掌握各种传输线特性参量及其运用。
2．了解波导传输线的截止波长分布图及其应用。
四章．微波元器件
1．了解波导型阻抗与连接分支元件的结构，特点及工作原理。
2．了解波的激励与耦合的基本方法，熟练掌握激励和耦合元件的结构与工作原理。
3．了解微波铁氧体的三种主要效应及其相应器件的结构和工作原理。
4．了解常用的微波半导体元器件及主要用途。
5．了解基于PIN管的微波电调快控元器件的结构与工作原理。
五章
1．了解微波谐振腔的基本概念及基本参数
2．了解三种同轴腔的结构和特点
3．掌握矩形腔的特点，谐振波长的确定，了解矩形腔的几种常用方式。
4．了解圆柱腔的特点，掌握波形图及波形图及波形因数图的应用及园柱腔的几种常用模式。
5．了解干扰波形的分类，判定及一般干扰的排除方法。
六章微波振荡源
1．了解微波三种常用振荡源的基本组成与工作原理。
七章．微波测量
1．了解微波基本参量（波长，驻波系数和阻抗）的测量方法。
2．了解测量中的重要注意事项。
6．在阻抗圆图上沿等圆旋一周，相当于在传输线上移动。
7．在阻抗圆图上，归一化电阻=的圆称为可调圆。
8．在阻抗圆图上，归一化电抗=的线称为纯线。
9．在阻抗圆图上，归一化电阻=的点称为短路点，归一化电抗=的点称为开路点。
10．在阻抗圆图上，归一化电阻=的圆称为圆。
二．回答计算题。
1、已知同轴线的特性阻抗，负载阻抗为100+，求离负载0。
24处的输入阻抗。
2、有一无耗传输线，其特性阻抗，负载阻抗（0）=50+50。
试求：
（A）负载处的
微波技术与天线试题（A卷）
微波基本知识与传输线基本理论
1．微波通常是指波长从到的电磁波。
2．在微波工程中，C波段是指厘米波，χ波段是指厘米波。
3。
当负载阻抗为时，无耗传输线为行波状态，此时传输线上反射系数的模
驻波比为。
4．在阻抗圆图上，归一化电阻=的圆称为可调圆。
5．求下列各图中的输入阻抗Zin
6．在复平面上作出阻抗圆图的简图，并在上面标出匹配点、感性半圆、容性半圆、可调匹配圆。
7．已知平行双线传输线的特性阻抗为250Ω，负载阻抗为500—j150Ω，求距离终端4.8λ处的输入导纳。
（要求：
用圆图求解）
8．一个半波振子天线，其等效阻抗Ζ=（65+j30）Ω，与一特性阻抗ΖC=300Ω的传输线联接，为了匹配可串联一个可调电容，试求串联电容的位置及其容抗的数值。
（要求：
用圆图求解）
微波传输线
1．根据所给出的模式做出横截面的场分布（E线、H线）：
TE□10TE□11
TM□21TM□12
TE○01TM○01
2．写出下列场分布所对应的模式：
3．下图为一a×b=72mm×34mm的矩形波导中各种模式的截止波长分布图。
现输入一波长为入=7cm的电磁波。
问：
1）此波能否在这波导传输？
2）若要实现单模传输，输入电磁波的波长应为多少？
微波测量
．下图为一微波特性参量（工作频率，波导波长，驻波比，驻波相位）测量实验系统。
请在空方框内上合适的微波器件的名称。
微波技术与天线试题（B卷）
微波基本知识与传输线基本理论
1．微波通常是指频率从到的电磁波。
2．在微波工程中，3厘米波是指波段，5厘米波是指波段。
3。
当负载阻抗为时，无耗传输线为纯驻波状态，此时传输线上反射系数的模
，驻波比为。
4．在阻抗圆图上，归一化电阻=的圆称为可调圆。
5．求下列各图中的输入阻抗Zin
6．在复平面上作出阻抗圆图的简图，并在上面标出短路点、开路点、纯电阻线、纯电抗圆。
7．在一特性阻抗ΖC为50Ω的无耗传输线上测得驻波比ρ=5，电压最小点（电压波节点）在距负载λ/3处，求负载阻抗值。
8．一传输线特性阻抗ΖC=75Ω，终端负载电阻R=250Ω。
利用并联分支短路线进行匹配，当工作波长λ=10CM时，问距离和问分支短路线距离终端位置L和长度d分别取何值可以获得匹配。
微波传输线
1）根据所给出的模式做出横截面的场分布（E线、H线）：
TE□01TE□11
TM□11TM□22
TE○01TE○11
2．根据所给出的场分布写出相应的模式
3．下图为一a×b=72mm×34mm的矩形波导中各种模式的截止波长分布图。
现输入一波长为入=7cm的电磁波。
问：
1）此波在这波导中能激励几种模式？
2）此波在这波导中能否单模传输？
微波测量
下图为一微波特性参量（工作频率，波导波长，驻波比，驻波相位）测量实验系统。
请在空方框内写上合适的微波器件的名称。
微波技术与天线试卷（A卷）（2003年6月）
级班姓名学号成绩
（一）微波与天线基本知识
1．微波通常是指波长从到的电磁波。
2．在微波工程中，C波段是指厘米波，χ波段是指厘米波。
3．常用的三种类型微波传输线分别为传输线，传输线和传输线。
4．电波传输的三种形式分别为波，波和波。
（二）传输线基本理论
1．求下图中的输入阻抗Zin
λ/4
λ/2Zc
O
λ/4
ZinZc
短路
2．在复平面上作出阻抗圆图的简图，并在上面标出匹配点、感性半圆、容性半圆、可调匹配圆。
3．已知一传输线的特性阻抗ΖC=50Ω，当传输线的终端接负载时，测得驻波比为ρ=2，当传输线终端短路时，电压最小点往负载方向移动了1.5λ，求负载阻抗ΖL。
（要求：
用圆图法求解）
4．一个半波振子天线，其等效阻抗Ζ=65+j30Ω，与一特性阻抗ΖC=300Ω的传输线联接，为了匹配可串联一个可调电容，试求该串联电容的接入位置L及其容抗Xc的数值。
（要求：
用圆图法求解）
（三）微波传输线
1．根据所给出的模式做出横截面的场分布（E线、H线）：
TE□01TM□11
TE○11TM○01
4．下图为一a×b=72mm×34mm的矩形波导中各种模式的截止波长分布图。
现输入一波长为入=6cm的电磁波。
问：
1）此波能否在这波导传输？
2）若要实现单模传输，输入电磁波的波长应为多少？
H10
H20
H01
E11H11
H12E12
5.0cm10.0cm14.4cm
（四）微波元器件
下图为一TE□10━TEO11波型变换器，请标出其A，B，C三截面上的电磁场分布图（电力线，磁力线分布图）
（A）（B）（C）
（五）微波网络
二端口网络的S参量的矩阵表示如下
b1s11s12a1
=
b2s21s22a2
当s11=s22时，表示该网络元件为一元件。
（六）微波谐振腔
下图为一同轴型微波谐振腔的剖面图，请选用恰当的方法（场解法、相位法、等效电纳法或集中参量法）推导出其谐振波长λ0表达式。
L
（七）微波测量
以下图微波基本测量实验系统为例。
请简要说明
（1）如何测量波导波长？
（2）如何测量微波频率？
（本题目只需要选择其中一个问题回答）
（八）天线
已知电基本振子在空间产生的各个电磁场分量的表示式为：
Hr=Hθ=Eφ=0
Hr=（IL/4π）sinθ[jβ/r+1/r2]e-jβr
Er=（IL/4π）（2/ωε）cosθ[jβ/r2_j1/r3]e-jβr
Eθ=（IL/4π）（1/ωε）sinθ[jβ2/r+β/r2_j1/r3]e-jβr
试根据上式写出其在远场区（辐射场βr>>1）各个电磁场分量的表示式
微波技术与天线试卷（B卷）（2003年6月）
级班姓名学号成绩
（1）微波与天线基本知识
1．微波通常是指频率从到的电磁波。
2．在微波工程中，3厘米波是指波段，5厘米波是指波段。
3．常用的微波振荡器有振荡器，振荡器和振荡器。
4．从结构上，天线可以分为状天线，状天线和。
（2）传输线基本理论
1．求下图中的输入阻抗Zin
λ/4
λ/4λ/47Zc
O
Oλ/4
Zc5Zc
开路
2．在复平面上作出阻抗圆图的简图，并在上面标出短路点、开路点、纯电阻线、纯电抗圆。
3．一同轴传输线特性阻抗ΖC=75Ω，工作波长=10cm，负载阻抗50+j50Ω，求传输线上的驻波比ρ，反射系数的大小|Γ|和距离终端7cm处的输入阻抗Ζin。
4．已知一传输线特性阻抗ΖC=100Ω，终阻抗为300-j100Ω。
现利用并联分支短路线进行匹配，求分支短路线距离终端位置L和和长度分支短路线的长度d。
（3）微波传输线
根据所给出的模式做出横截面的场分布（E线、H线）：
TE□10TE□21
TE○01TM○21
3.下图为一a×b=72mm×34mm的矩形波导中各种模式的截止波长分布图。
现输入一波长为入=7cm的电磁波。
问：
A）此波在这波导中能激励几种模式？
B）此波在这波导中能否单模传输？
H10
H20
H01
E11H11
H12E12
5.0cm10.0cm14.4cm
（4）微波元器件
下图为一TE□10━TEO01波型变换器，请标出其A，B，C三截面上的电磁场分布图（电力线，磁力线分布图）
（A）（B）（C）
（5）微波网络
二端口网络的S参量的矩阵表示如下
b1s11s12a1
=
b2s21s22a2
当s12=s21时，表示该网络元件为一元件。
（6）微波谐振腔
下图为一同轴型微波谐振腔的剖面图，请选用恰当的方法（场解法、相位法、等效电纳法或集中参量法）推导出其谐振波长λ0表达式。
L
（7）微波测量
下图为一微波基本测量实验系统。
请简要说明各微波器件的作用名称。
（8）天线
已知磁基本振子在空间产生的各个电磁场分量的表示式为：
Er=Eθ=Hφ=0
Eφ=-j（ωμsI/4π）sinθ[jβ/r+1/r2]e-jβr
Hr=j（sI/2π）cosθ[jβ/r2_j1/r3]e-jβr
Hθ=j（sI/4π）sinθ[jβ2/r+β/r2_j1/r3]e-jβr
试根据上式写出当βr>>1时各个电磁场分量的表示式
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