重理工12级微波技术与天线B卷及答案

Z Z c 25 j100 解： （1） L L 0.51e j1.3 …………….3.5 分 Z L Z c 175 j100
1 0.51 （2） 3.08 …………….3.5 分 1 L 1 0.51 1 L
ZC 100
六、若输入输出端口阻抗为 50 欧姆，给出 3dB 分支线型正定向耦合器主线和支线的特性阻抗，并分析隔离的 原理。 （12 分）
答：3dB 分支线型正定向耦合器的支线归一化导纳为 1，主线归一化导纳为 1 如右图所示，由于主线和支线的电长度均为 0.25，故到达 2 端口的信号 是 经 过 H1-K1-H1 和 K1 两路信号的 同相 叠加， 2 端口有信号 输出，是直通端 口；………………2 分 到达 3 端口的信号时经过 H1-K1 和 K1-H1 两路信号的同相叠加，3 端口有信号输出， 是耦合端；………………2 分 4 端口信号时经过 H1 和 K1-H1-K1 两路信号的反相叠加，故 4 端口没有信号 输出，是隔离端口。………………2 分 作图 2 分
0 j 1 0 1 j 0 0 1 五、已知某微波网络的 S 矩阵为 S ，解答以下问题： （前面 3 小题各 2 分，第 4 小题 7 分， 2 1 0 0 j 0 1 j 0
共 13 分）
(1)该网络是无耗的吗？（2）该网络是互易的吗？（3）网络的各个端口是匹配的吗？（4）分析各端口之间的关系。 解： （1）由于 S11 S12 S13 S14 1 ，故网络是无耗的。 （2）由于 Sij S ji i, j 1, 2,3, 4 ，故网络是互易的。 （3）由于 S11 S22 S33 S44 0 ，故各个端口是匹配的。
即各支线特性阻抗为
ZC1 ZC 5 34.25, ZC 2 ZC 4 28.64, b3 19.88
……….…1 分
-3-
1.0000 0.6220 1.1474 1.3061 1.3712 1.4039 1.0000 0.8180 1.3712 1.5170 1.3554 1.1468 1.9029 1.00000 0.8618 1.3554
一、填空题（每空 1 分，共 24 分）
得分
评卷人
1.无耗微带线的工作状态有三种：
Z L 75 j100
10cm
第三题用图
（3） L e
j 2l
0.51e j (1.32 l ) …………….3.5 分
………….2.5 分
2 fl 2 3 109 0.1 （4） l 2 c 3 108
l 10cm L e j 2 l Le j 2 0.51e j1.3 ………….1 分
100.1LAs 1 100.1LAr 1 ar cosh s
,
VSWR
1 1
,

1 BW
Rg gi 0 , Li BW 0 0
, Ci
BW Rg0 gi
, Ck
gk BW 0 Rg
Lk
N 1 2 3 4 5 6 g1
2 2 2 2
………………2 分 ………………2 分
………………2 分
（4）当信号从端口 1 进入网络，端口 2 和 3 各分得一半功率（ S12 S13
1 ） ，但是相差为 90 度，4 端口隔离；……2 分 2 1 ） ，但是相差为 90 度，3 端口隔离；……2 分 2
当信号从端口 2 进入网络，端口 1 和 4 各分得一半功率（ S21 S24
……….…2 分
故由低通原型得 g1=g5=1.1468, g2=g4=1.3712 ,g3=1.9750。
选择 J 变换器的特性导纳为 0.02 西门子， 则利用低通原型的数据和公式 J 01 可以求得：
……….…2 分
Gg BWb1 g 0 g1
J k ,k 1 BW 、
bk bk 1 J n,n 1 、 g k g k 1
，其散射参数矩阵 S 的特征为
S12=S21 拓展
，利用寄生贴片技术或者枝节匹配技术可以
天线工作带宽；采用开
6.低通原型滤波器是实际低通滤波器的频率对 器的设计基础。 7. 从工作带宽上看，八木天线是 窄带 射天线，阿基米德螺旋天线是 全向
的归一化， 各元件阻抗对
源阻抗
以后的滤波器， 它是各种滤波
解：
10L
f0
Ar /10
1 0.0233 ……………1 分
BW f h fl 0.5 f0
fl f h 1.56 2.56 2GHz
………..…2 分 ……….…2 分
1s
1 f 02 f12 1 22 1.12 s 2.54 BW f 0 f1s 0.5 2 1.1
题号 分数
一
二
三
四
五
六
七
总分
总分人
参考公式及数据表： Zin Z 0
ar cosh n
Z L jZ 0tg l Z 0 jZ Ltg l
, Z 02 Z 0 K 1 K

2
,Z
03
Z0
1 K 2 1 K 2 , R Z 0 K3 K
100.1LAs 1 lg 0.1LAr 10 1 ，n 2 lg s
三、完成下面的表格（每空 2 分，共 10 分）
长度 类型 短路线输入阻抗
得分
评卷人
0 0
/8
jZ 0
/4

3 / 8
/2
0
jZ 0
四、如图所示问题，求以下问题： （每个小问题 3.5 分，共 14 分）
（1）负载处的反射系数;(2)负载处的电压驻波比； （3）传输线上的反射系数； （4）若信号频率为 3GHz，求离终端 10cm 处的反射系数。
由此可以推知端口 1、4 互相隔离，端口 2,相互隔离；1、2 和 3、4 互为直通端口，1、3 和 2、4 互为耦合端口。………3 分
-2-
重庆理工大学考试试卷
2014 ～ 2015 学年第 1 学期期末试卷 B 卷
班级 112160201/02/03/4 学号 姓名 考试科目 微波技术与天线 考试时间 120 分钟 闭卷 共 3 页 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 密· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·封· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·线· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 学生答题不得超过此线
行波状态
、
驻波状态
、
行驻波状态 2.2cm<λ <4cm 直流
。 。 。 。
2.已知矩形波导的尺寸 a=2cm，b=1.1cm，工作在主模状态，则信号的工作波长为 3.同轴线最高工作频率受 横截面尺寸（或者内外半径）
限制，而最低工作频率可达
4.二端口网络为互易网络，其阻抗矩阵 Z 的特征为 Z12=Z21 5.微带矩形贴片天线最大辐射方向为 贴片法向 槽或短路面的方向可以 减小 天线尺寸。 截止频率
BWbnGL （n=1,2,3,4,5） g n g n1
b1 b5 0.04587, b2 b4 0.05485, b3 0.079
……….…2 分 ……….…1 分 ……….…2 分
支线为半波长开路线，其特性电抗斜率参量为

2
Yc ，于是可以求出各支线的特性导纳
YC1 YC 5 0.0292, YC 2 YC 4 0.03492, YC 3 0.0503
天线，阿基米德螺旋天线是 辐射天线。
宽带 天线；从方向图上看，八木天线是
定向
辐
8.某天线的工作在 1.78GHz，方向系数为 2.15dBi，增益为 1.72dBi，该天线的效率为 9.喇叭天线是一种宽带天线，在喇叭中加脊是为了拓展 10.阻抗圆图有三个圆：等电阻圆、等电导圆和 号源向负载移动，在圆图上是 逆时针 阻抗 带宽。 ；开路点在实轴 右 0.5 。
与传输线的尺寸、介质板介电常数等因素有关。…………………..1 分 2. 模式简并：在空心波导中，不同的传输模式具有相同的截止波长的现象称为模式简并。………………….3 分
3 长线：当传输线的尺寸与波长可以比拟的时候，传输线称为长线。…………………..2 分 长线用分布参数来表示其特性。………………1 分 4.边射阵：天线阵列最大辐射方向在阵列法线方向，称为边射阵。……………….3 分
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0.8
。
等反射系数圆
端点，短路点在实轴
左
端点；从信
旋转，转动一周的电长度为 得分
二、名词解释（每个 3 分，共 12 分）
评卷人
1. 特性阻抗：传输线上某点的电压与电流的比值。……………..2 分
-1-
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BWRg
0 g k
, J 01 g2
Gg BWb1 g 0 g1
, J k ,k 1 BW g3 1.3554 1.0315 1.7703 1.9750 2.0562
bk bk 1 , J n ,n 1 g k g k 1
g4
BWbnGL g n g n1
g5 g6 g7
0.3052 0.8430 1.0315 1.1088 1.1468 1.1681
2 s
ar cosh
1 f 22s f 02 1 2.962 22 1.61 BW f 0 f 2 s 0.5 2 2.96
由于 1s 2 s ，故选择 1s
5Fra Baidu bibliotek
100.1LAs 1 100.1LAr 1 4.72 ar cosh s
2 ………………2 分
由于输入输出端口的阻抗为 50 欧姆，故主线特性阻抗为 35 欧姆，支线阻抗为 50 欧姆。………………2 分
七、分支线契比雪夫带通滤波器输入输出阻抗均为 50 欧姆，通带下边频为 1.56GHz,上边频为 2.56GHz,带内 纹波小于等于 0.1dB，阻带下边频为 1.1GHz，上边频为 2.96GHz，要求阻带衰减不小于 20dB ，求各支线的 特性阻抗。(15 分)