微波技术与天线试卷和答案B

微波技术与天线试卷B

一、填空题（每空2分，共40分）

1．长线和短线的区别在于：前者为 参数电路，后者为 参数电路。

2．均匀无耗传输线工作状态分三种：（1） （2） （3） 。

3．当传输线的负载为纯电阻R L >Z 0时，第一个电压波腹点在 ；当负载为感性阻抗时，第一个

电压波腹点距终端的距离在 范围内。

4． 微波传输系统的阻抗匹配分为两种： 和 。阻抗匹配的方法中最基本的是采用

和 作为匹配网络。

5． 表征微波网络的参量有： ； ； ； ； 。 6． 微波谐振器有别于传统谐振器在于它的 特性。频率大于300MHz 一般就需要使用微波谐

振器，这是由于 使得 等原因。微波谐振器常见有 和 等类型。

1．分布、集中。

2．行波状态、驻波状态、行驻波状态。 3． 终端、0/4z λ<<

4．共扼匹配、无反射匹配、/4λ阻抗匹配器、枝节匹配器 5．阻抗参量；导纳参数、转移参数、散射参数、传输参数。

6．高频率时Q 值高的；高于300MHz 时，传统LC 回路欧姆损耗、介质损耗、辐射损耗增大； Q 值降低； 传输线型；金属波导型

二、（20分）长度为3λ/4，特性阻抗为600Ω的双导线，端接负载阻抗300Ω；其输入端电压为600V 。

试画出沿线电压、电流和阻抗的振幅分布图，并求其最大值和最小值。

解答：

L Z Z Z Z L L +-=

Γ =-1/3=1/3exp(j π) （2分）

V V V e e V V e e V d V L L j j L d j L d j L L 450600

)3/4()3

1

1()4/3()

||1()()3(2/3)2(-==-=+=∴Γ+=++-+-Φ+πππββλ （4分）

|

)(/)(||)(|)]/2cos(3/29/10[450)]2cos(||2||1[|||)(|)]/2cos(3/29/10[450)]2cos(||2||1[|||)(|2/12/122

/12/12d I d V d Z d d V d I d d V d V in L L L L L L L L =+=-ΦΓ-Γ+=-=-ΦΓ+Γ+=++λπβλπβ （2

分）

振幅|V(d)|、|I(d)|、|Zin(d)|随d 的变化图 （4分）

（2分） （2分） （2分）

（2分）

三、计算题（要求写清必要步骤）（共20分，每小题10分）

1． 一无耗传输线特性阻抗Ω=500Z ，长度为cm 10，MHz f 800=，假如输入阻抗Ω=60j Z in (1)求出负载阻抗L Z ；

(2)为了替代L Z 需用多长的终端短路传输线？

(1) 解：

2.150

60~j j Z in == （2分）

cm 5.3710

8001036

8

=⨯⨯=λ 267.05.3710==λl （2分） 所以，在阻抗圆图中以2.1j 点向负载方向沿等反射系数圆旋转267.0波长数到l Z ~

点，

Ω

==Ω===Γ-==Γ-==Γ+==Γ+=++++300|)(|/|)(||)(|1200|)(|/|)(||)(|5.0|]|1[|

||)(|300|]|1[|||)(|1|]|1[|

||)(|600|]|1[|||)(|max min min min max max 0

min min 0

max max d I d V d Z d I d V d Z A

Z V d I V V d V A

Z V d I V

V d V in in L L L L L L L L

得到07.1~

j Z l -=，故Ω5.535007.1j j Z l -=⨯-=。（2分）

(2)解

终端短路线长度要从短路点向信源方向旋转至l Z ~

点，旋转过的波长数为373.0，故短路线的长度为cm 14373.0=λ。 （4分）

2．已知传输线特性阻抗为Ω=500Z ，线长λ82.1=l ，V U 50max =，V U 13min

=，距离

始端最近的电压波腹点至始端距离为λ032.01max =d 。求in Z 和l Z 。 、解：

846.3min

max ==

U

U ρ， （2分）

在阻抗圆图中找到归一化电阻为846.3的点A ，过A 点作等反射系数圆，A 点为波腹点，

（3分）

过A 点沿等反射系数圆向信源方向旋转032.0波长数，至B 点，对应的归一化阻抗为

8.15.2~

j Z in -=，故Ω90125j Z in -=。 （3分）

再由B 点沿等反射系数圆向负载方向旋转32.0波长数，至C 点，对应22.027.0~

j Z l -=，

故Ω115.13j Z l -=。 （2分）

四、（10分）定性的阐述矩形波导中主模的场结构分布规律。

解答：

10TE 模场分量有y E 、x H 、z H 。 （2分） y E 、x H 、z H 与坐标y 无关，沿y 轴均匀分布； （2分） y E 、x H 、z H 沿x 轴的变化规律为

)sin(x a E y π∝ )sin(x a H x π∝ )cos(x a

H Z π

∝ （2分）

所以，在a x x ==,0处，0,0==x y H E ，z H 达到最大值， （2分） 在2

a

x =

处，y E 、x H 达到最大值，0=z H ； （2分） y E 、x H 、z H 沿z 轴的变化规律为 （3分） )cos(z t E y βω-∝ )cos(πβω+-∝z t H x )2cos(πβω+-∝z t H Z ，

相位相差2π。 （2分）