微波技术与天线考试试卷与答案

微波技术与天线考试试卷（A ）

一、填空（210⨯分=20分）

1、

天线是将电磁波能量转换为高频电流能量的装置。 2、

天线的方向系数和增益之间的关系为G D η=。 3、

对称振子越粗，其输入阻抗随频率的变化越_缓慢_，频带越宽。 4、

分析电磁波沿传输线传播特性的方法有场和路两种。 5、

半波对称振子的最大辐射方向是与其轴线垂直；旋转抛物面天线的最大辐射方向是其轴线。 6、

/4λ终端短路传输线可等效为电感的负载。 7、 传输线上任一点的输入阻抗in Z 、特性阻抗0Z 以及负载阻抗L Z 满足。

000tan tan L in L Z jZ z Z Z Z jZ z ββ+=+

8、

微波传输线按其传输的电磁波波型，大致可划分为TEM 传输线，TE 传输线和TM 传输线。 9、 传输线终端接一纯感性电抗，则终端电抗离最近的电压波腹点的距离为14λφπ

。

10、 等反射系数圆图中，幅角改变π时，对应的电长度为0.25；圆上任意一

点到坐标原点的距离为/4λ。

二、判断（10⨯2分=20分）

1. 同轴线在任何频率下都传输TEM 波。√

2. 无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。〤

3. 若传输线长度为3厘米，当信号频率为20GHz 时，该传输线为短线。╳

4. 二端口转移参量都是有单位的参量，都可以表示明确的物理意义。√

5. 史密斯圆图的正实半轴为行波系数K 的轨迹。╳

6. 当终端负载与传输线特性阻抗匹配时，负载能得到信源的最大功率。√

7. 垂直极化天线指的是天线放置的位置与地面垂直。√

8. 波导内，导行波的截止波长一定大于工作波长。√

9. 驻波天线是宽频带天线。╳

10. 天线的效率越高，其辐射能力越强。√

三、简答题（5分⨯6=30分）答案仅作为参考

1. 何谓阻抗匹配？分为哪几类？实现阻抗匹配的方法是什么？

答：阻抗匹配即信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间满足特定配合关系，从而使信号源给出最大功率，负载能够吸收全部的入射波功率。

阻抗匹配分为共轭匹配和无反射匹配两大类。

2. 在无线电波的地面波传播方式中，一个重要的特点就是波前倾斜，请简述其

产生的原因，以及导致的结果是什么。

原因：大地是非理想导电媒质, 垂直极化波的电场沿地面传播时, 就在地面感应出与其一起移动的正电荷, 进而形成电流, 从而产生欧姆损耗, 造成大地对电波的吸收; 并沿地表面形成较小的电场水平分量, 致使波前倾斜, 并变为椭圆极化波,波前的倾斜程度反映了大地对电波的吸收程度。 结果就是可以在地面下方用水平天线来接受。

3、简述对数周期天线为何具有宽频带特性。

当天线工作频率变化时, 有效辐射区随频率的变化而左右移动, 但电尺寸不变, 因而, 对数周期天线具有宽频带特性, 其频带范围为10或者是15倍频程。

对数周期天线是端射型的、线极化天线, 其最大辐射方向是沿连接各振子中心的轴线指向短振子方向, 电场的极化方向平行于振子方向。

4、同轴电缆常用的是特性阻抗为多少的两种不同的规格？为什么？ 答：75Ω和50Ω。

前者考虑的主要是损耗小，适用于远距离传输；后者则兼顾了损耗和功率容量的要求，是一种通用型的传输线。

5、散射矩阵[]S 中各参量的含义。

211101

|21a b s a ==表示端口匹配时，端口的反射系数122202|12a b s a ==表示端口匹配时，端口的反射系数111202

|121a b s a ==表示端口匹配时，端口到端口的反响传输系数

6、实现负载匹配的方法有哪些？原理各是什么？

实现负载匹配的方法是单支节调配器和/4λ阻抗变换器。前者的原理是：距离负载的某固定位置上，串联或并联终端短路或开路的传输线。

后者的原理是：当负载为纯电阻性但与传输线特性阻抗不相等时，在负载与传输线之间连接一点长度为/4λ，特性阻抗为010L Z Z R =

的传输线作为阻抗变换器，就可以实现负载与

传输线的匹配。 四、计算题（10分⨯3=30分）（注意：3、4任选一题完成）

1. 矩形波导的尺寸为2

2.86a mm =，10.16b mm =，波导中传输电磁波的工作

频率为15GHZ ，问波导中可能传输哪些波型？（10分）

2. 如图所示一微波传输系统，其0Z 已知，若输入阻抗0=in Z Z ，求e 点负载阻

抗L Z 、各点的反射系数和各段电压驻波比，并分析各段的工作状态。（10分）

0/2d Z Z =

2

22101|212a b s a ==表示端口匹配时，端口到端口的正向传输系数

3. 用圆图完成（写清必要步骤即可）：在特性阻抗0500Z =Ω的无耗传输线上，测得max 100U V =，min 20U V =，第一个电压波节点距负载终端0.15λ，

求负载阻抗L Z 。（10分）

4. 有两个半波对称振子组成一个共线二元阵，其间距2

d λ

=，电流比12m m I I =，

求E 面的方向函数。（10分）已知半波对称阵子归一化方向函数为：

()cos cos 2sin F πδθδ⎛⎫ ⎪⎝⎭=

半波振子的方向函数1cos(cos )2

f ()sin()πθθθ=

δ

x

z

d

阵因子方向函数)cos 2cos(21)(f cos θπθθ=+=∂jkd me 半波振子二元阵方向函数)sin()cos 2(cos 2)(f )(f )f(21θθπθθθ==∂

方向图参见课本

五、选做题：大致判断下图中矩形微带天线的工作频点，并自行选择一种能拓展频带宽度的方法。（10分）