(整理)_微波技术_B卷.
安徽大学 2011 — 2012 学年第 2 学期 《 微波技术 》考试试卷（B 卷）
（闭卷 时间120分钟）
院/系 年级 专业 姓名 学号
一、填空题（每空1分，共20分）
1. 已知一无耗传输线的特性阻抗Ω=750Z ，在其终端接负载阻抗Ω=100L Z ，则终端电压反射系数为 ，传输线上的电压驻波比为 。
2. 均匀无耗传输线工作状态分为三种： 、 、 。
3. 史密斯阻抗圆图实轴上的点代表 ，实轴左半径上的点表示电压驻波 ，电流驻波 ，其上数据代表 ，在圆图上旋转一周为 λ。
4. 带状线的工作模式为 ，其相速度p V = ，微带线的工作模式为
。
5. 在空腔谐振器中磁场占优势的区域将腔壁向外拉出一小体积V ?，谐振频率将_________；将腔壁向内推入一小体积V ?，谐振频率将_________。
6. 在奇、偶模分析法中，对耦合线端口①和②的任意激励电压1V ，2V ，总可以分解为一对奇、偶模激励电压o V 和e V 的组合，奇模电压o V ： ，偶模电压e V ： 。
7. 微波谐振器的基本参数为__________ 、__________ 和__________。
二、简答题（每小题6分，共12分）
1. 简述线性互易二端口网络散射参数测量中“三点法”的原理。
2. 写出下列理想二端口元件的[]S 矩阵。
（1）理想衰减器；（2）理想相移器；（3）理想隔离器。
三、证明题（10分）
1. 试证明无耗传输线的负载阻抗为：
1
1min min 0
tan 1tan d jK d j K Z Z L ββ--=
式中K 为行波系数，1m in d 为第一个电压驻波最小点至负载的距离。
四、计算题 （第1题15分，第2,3题各10分，第4题15分，第5题8分，共58分）
1. 如图所示为一无耗传输线及传输线线上的电压幅度分布图，试求： (1)工作波长；(2)电压驻波比；
(3)AB 处输入阻抗in Z ；(4)负载阻抗L Z 及终端反射系数L Γ。
1题图
2. 如图所示，用BJ-100(a×b=22.86×10.16mm 2)波导做成的TE 102模式的矩形波导谐振腔(空气
填充)，已知理想导体短路活塞调谐的频率范围为9.3GHz －10.2GHz ，求l 的取值范围。
2题图
3. 如图所示，同轴线的特性阻抗为0Z ，并联阻抗jX R Z +=，今用短路活塞和4λ阻抗变换器进行调配，求阻抗匹配时活塞的位置l 和4λ阻抗变换器的特性阻抗1Z 。
3题图
4. 如图所示的对称二端口网络
4题图
(1).求如图所示
4
λ
传输线的ABCD 矩阵；
(2).已知[]S 矩阵和ABCD 矩阵的关系如下:
0000002()1[]2B A CZ D AD BC Z S B B A CZ D A CZ D Z Z ??+---????=
??+++-+-+????
求整个网络[]S 矩阵的元素11S ；
(3). 当终端接匹配负载时，要求输入端阻抗匹配，求电阻1R 和2R 应满足的关系。
5.如图所示，功率
i
P由传输线1入射到三段传输线连接处,试求: (1) 反射回传输线1的功率；(2)传递给传输线2的功率；
(3)传递给传输线3的功率。
5题图
Ω
=50
02
Z
Ω
=75
03
Z
Ω
=50
01
Z
《微波技术》（B 卷）考试试题参考答案及评分标准
一、填空题（每空1分，共20分）
1. 1/7 4/3
2. 行波 驻波 行驻波
3. 纯电阻点 最小点 最大点 1/VSWR 或1/ρ或K 1/2
4. TEM 模 r c ε/ 准TEM 模
5. 减小 增大
6. 221V V -; 2
2
1V V +
7. 谐振波长或谐振频率 品质因数或Q 值 损耗电导
二、简答题（每小题6分，共12分）
1. 答：在线性互易二端口网络中，若输出端口不匹配，设输出端口接负载时的反射系数为L Γ，则输入端口的反射系数
2
1211221L
in L
S S S ΓΓ=+
-Γ (2分) 当分别将输出端口短路(sc)、开路(oc)和接匹配负载(mat)时，测得输入端口的反射系数分别为：
22
212
11,1S S S sc in +-=Γ (1分)
22
212
11,1S S S oc in -+=Γ (1分)
11,S mat in =Γ (1分)
由此，便可确定11S 、12S 、22S （1分) 2. 答：
（1）理想衰减器的[]S 矩阵为：[]?
???
???
?=--00
l
l e e S αα （2分） (2) 理想相移器的[]S 矩阵为：[]???
?
????=--00θθj j e e S （2分）
(3) 理想隔离器的[]S 矩阵为：[]????
??=01
00
S 或 []0100S ??
=????
（2分） 三、证明题（10分） 证明：
无耗传输线的输入阻抗为：
d
tg jZ Z d
tg jZ Z Z Z L L in ββ++=000
（3分）
已知电压驻波最小点处的输入阻抗为00KZ Z =ρ，则有：
min
0min
00
00
d tg jZ Z d tg jZ Z Z KZ Z L L ββρ
++== （4分）
根据上式可得： 1
1
min min 0tan 1tan d jK d j K Z Z L ββ--= （3分）
四、计算题
（第1题15分，第2,3题各10分，第4题15分，第5题8分，共58分） 1. 解: （1）m 4.2=λ （3分）
（2）220
40
min
max ==
=
V
V ρ （3分） （3）Ω==100)(0Z Z AB in ρ （3分）
（4）min
0min
000l tg jZ Z l tg jZ Z Z Z L L ββρ++=
)(30403
.04
.2223
.04.2221501min
min 0Ω-=?-?-?=--=?j jtg tg j l jtg l tg j Z Z L ππ
βρβρ （3分）
3
00j
Z Z Z Z L L L -=+-=
Γ （3分） 2. 解：
矩形波导谐振腔的谐振频率为：
2
2
2
2??
? ??+??? ??+??? ??=l p b n a m c f mnp
ππππ
(2分)
TE 102模的谐振频率：
2
2321086.222102
??
?
??+?
?? ???=-l c f TE πππ
(2分)
l 的最小值min l ：
mm l l c 4.3821086.221)102.10(4min 2
min 2
32
92=????
? ??=??? ???-?- (2分)
l 的最大值m ax l ：
mm l l c 5.4521086.221)103.9(4max 2
max 2
32
92=????? ??=??? ???-?- (2分)
l 的取值范围为： mm l mm 5.454.38≤≤ (2分)
3. 解：
终端短路，长度为l 的传输线在阻抗Z 接入处的导纳为：
l tg j l tg jZ Y ββ001Z 1
1-==
(2分)
阻抗Z 的导纳为： 2
221X R jX
R jX R Y +-=+= (1分)
Z 接入处的导纳为：
)Z 1(2
202221X R X
l tg j X R R Y Y Y in ++-+=
+=β (2分)
令in Y 的虚部为零可得活塞的位置l 为：
)(20Z 10
2
2220XZ X R arctg l X R X l tg +-=?=++πλβ (2分) Z 接入处的阻抗in Z 为：
R X R Y Z X
R R Y in in in 2
22
21+==?+= (1分) 4λ阻抗变换器的特性阻抗1Z 为：
02
21021
Z R
X R Z Z Z Z in +=
?= (2分) 4. 解：
(1) 2
42π
λλπθ==
，所以：1sin ,0cos ==θθ
???
??
???=??????
??=??
????00
cos sin 1sin cos 0000Z j jZ Z j jZ D C B A θθθθ
(5分)
(2). 总的ABCD 矩阵为三个二端口网络ABCD 矩阵的乘积
????
?
?
????
?
?
+=????????????????????????=??????10210
002
02
01
)1(110100
1101
R Z j R R Z Z j jZ R Z j R Z j jZ R D C B A (4分)
])1
([)1(11021000201
021*******R Z j R R Z Z j Z j R Z j R Z j R R Z Z j Z j R Z j S -+-+++++=
(1分)
(3). 当终端接匹配负载时，要求输入端匹配, 只需
0)1
(01
021*******=-+-+?=R Z j R R Z Z j Z j R Z j
S 由上式可得各参数满足的关系式：021Z R R =- (5分)
5. 解:
由传输线01Z 看去接头处的阻抗为：
3075
5075
5075//50//0302=+?=
=Z Z (2分)
由传输线01Z 看去接头处的电压反射系数为：
4
150305030-=+-=Γ (2分)
反射回传输线1的功率为： i i P P 16
12
=Γ (2分)
传递给传输线2的功率为： i i P P 169
531615=? (1分)
传递给传输线3的功率为： i i P P 16
6
521615=? (1分)
微波技术基础试题三
一．简答：（50分） 1．什么是色散波和非色散波？（5分） 答：有的波型如TE 波和TM 波，当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波而言，其相速v p 和群速v g 都随频率而变化的，把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM 波的相速v p 和群速v g 与频率无关，把具有这种特性的波型称为非色散波。 2．矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波？（5分） 答：（1）矩形波导为单导体的金属管，根据边界条件波导中不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （2）圆波导是横截面为圆形的空心金属管，其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （3）同轴线是一种双导体传输线。它既可传输TEM 波，也可传输TE 波和TM 波。 3．什么是TE 波、TM 波和TEM 波？（5分） 答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型： （1）横磁波（TM 波），又称电波（E 波）:0=H Z ，0≠E Z ； （2）横电波（TE 波），又称磁波（H 波）：0=E Z ，0≠H Z ； （3）横电磁波（TEM ）：0=E Z ，0=H Z 。 4．导波系统中的相速和相波长的含义是什么？（5分） 答：相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。 相波长λp 是指等相位面在一个周期T 内移动的距离。 5．为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽？（5分） 答：以两节阶梯阻抗变换器为例，设每节4 λ阻抗变换器长度为θ，三个阶
梯突变的电压反射系数分别为 Γ ΓΓ2 1 ,,则点反射系数为 e e U U j j i r θ θ 42210--ΓΓΓ++==Γ，式中说明，当采用单节变换器时只有两 个阶梯突变面，反射系数Γ的表达式中只有前两项，若取ΓΓ=10，在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零，即两突变面处的反射波在输入端相互抵消，从而获得匹配；但偏离中心频率时，因2/πθ≠，则两个反射波不能完全抵消。然而在多节阶梯的情况下，由于多节突变面数目增多，参与抵消作用的反射波数量也增多，在允许的最大反射系数容量Γm 相同的条件下， 使工作频带增宽。 6．请简述双分支匹配器实现阻抗匹配的原理。（7分） 答： B A Z L 如图设：AA’,BB’两个参考面分别跨接两个短截线，归一化电纳为jB 1,jB 2 A A’,BB’两参考面处的等效导纳，在考虑分支线之前和之后分别为 y iA ',y A A '' y iB ',y B B ' ' ,从负载端说起，首先根据负载导纳在导纳圆图上找 到表示归一化负载导纳的点，以此点到坐标原点的距离为半径，以坐标原点为圆心画等反射系数圆，沿此圆周将该点顺时针旋转（4πd 1）rad ，
微波技术__期末考试试卷
微波技术 期末考试试卷（A ）标准答案及评分标准 一、简答题（每小题3分） 1、 如何判断长线和短线？ 答：长线是传输线几何长度l 与工作波长λ可以相比拟的传输线（1.5分），（必须考虑波在传输中的相位变化效应），短线是几何长度l 与工作波长λ相比可以忽略不计的传输线（1.5分）。（界限可以认为是/0.05l λ≥）。 2、 何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 答：集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导线沿线电压、电流的大小与相位与空间位置无关（1.5分）。分布参数电路中，沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应（1.5分）。 3、 何谓色散传输线？对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。 答：支持色散模式传输的传输线，（0.5分）色散模式是传输速度（相速与群速）随频率不同而不同的模式（0.5分）。支持非色散模式传输的传输线（0.5分），非色散模式是传输速度（相速与群速）不随频率而改变的模式。（0.5分） 色散模式传输线：波导（0.5分） 非色散模式传输线：同轴，平行双导体，微带。（0.5分） 4、 均匀无耗长线有几种工作状态？条件是什么？ 答：均匀无耗长线有三种工作状态，分别是驻波、行波与行驻波。（1.5分） 驻波：传输线终端开路、短路或接纯电抗；（0.5分） 行波：半无限长传输线或终端接负载等于长线特性阻抗；（0.5分） 行驻波：传输线终端接除上述负载外的任意负载阻抗；（0.5分） 5、 什么是波导中的模式简并？矩形波导和圆波导中的简并有什么异同？ 答：不同模式具有相同的特性（传输）参量叫做模式简并。（1分） 矩形波导中，TE mn 与TM mn （m 、n 均不为零）互为模式简并。（1分） 圆波导的简并有两种，一种是极化简并。其二是模式简并，（1分） 6、 空气填充的矩形波导（宽边尺寸为a ，窄边尺寸为b ）中，要求只传输 10 H 波型，其条 件是什么？ 答：由于10H 的截止波长2c a λ=，而20H 的截止波长为a ，01H 的截止波长为2b ，若保证 10H 单模传输，因此传输条件max (,2)2a b a λ<<（3分）。 答对2a λ<（1分） 2a a λ<<（2分） 或22b a λ<<（2分） 2a a λ<<或22b a λ<<（2.5分） 7、 说明二端口网络S 参量的物理意义？ 答：S 11,1端口接源，2端口接匹配负载，1端口的电压反射系数； S 22：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口的电压反射系数； S 12：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口到1端口的电压传输系数； S 21：1端口接源，2端口接匹配负载，1端口到2端口的电压传输系数； 对角元答对第1个给1分，答对第2个加0.5分； 非对角元答对第1个给1分，答对第2个加0.5分； 8、 写出理想移相器的散射矩阵
微波复习题答案
微波技术与天线复习提纲（2010级） 一、思考题 1. 什么是微波？微波有什么特点？ 答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHZ 到3000GHZ ，波长从0.1mm 到1m ；微波的特点：似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。 2. 试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现 象有哪些？一般是采用哪些物理量来描述？ 答：长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线； 以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰落； 主要描述的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数、和驻波系数。 3. 微波技术、天线与电波传播三者研究的对象分别是什么？它们有何区别和联 系？ 答：微波技术、天线与电磁波传播史无线电技术的一个重要组成部分，它们共同的基础是电磁场理论，但三者研究的对象和目的有所不同。微波技术主要研究阴道电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输，它希望电磁波按一定要求沿传输系统无辐射地传输；天线是将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波，或将空间的电磁波变成微波设备中的导行波；电波传播研究电波在空间的传播方式和特点。 4. 试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长） 答：传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0，传输常数，相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值，其表达式为0R jwL Z G jwC +=+它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关；2）传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，α和β分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为()()R jwL G jwC γ=++传输线上电压、电流入射波（或反射波）的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速，即P w v β=；4）传输线上电磁 波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02r π λβε==。 5. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并 分析三者之间的关系 答：输入阻抗：传输线上任一点的阻抗Z in 定义为该点的电压和电流之比，与导波
微波技术基础考试题一
一、填空题（40分，每空2分） 1、微波是指波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波。则其对应的频率范围从___ ___赫兹 到___ __赫兹。 2、研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是 的分析方法， 一种是 分析方法。 3、微波传输线种类繁多，按其传输的电磁波型，大致可划分为三种类 型 、 、 。 4、测得一微波传输线的反射系数的模2 1=Γ，则行波系数=K ；若特性阻抗Ω=750Z ，则波节点的输入阻抗=)(波节in R 。 5．矩形波导尺寸cm a 2=，cm b 1.1=。若在此波导中只传输10TE 模，则其中电磁波的工作 波长范围为 。 6．均匀无耗传输线工作状态分三种：（1） （2） （3） 。 7．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。 8.从传输线方程看，传输线上任一点处的电压或电流都等于该处相应的 波 和 波的叠加。 9. 阻抗圆图是由等反射系数圆和__ ___组成。 二、简答或证明题（20分，第1题8分，第2题6分，第3题6分） 1、设特性阻抗为0Z 的无耗传输的行波系数为K ，第一个电压波节点到负载的距离min l 证明：此时终端负载阻抗为：min min 0tan K 1tan j K l j l Z Z L ββ--= （8分）
2、若想探测矩形波导内的驻波分布情况，应在什么位置开槽？为什么？（请用铅笔画出示意图）（6分） 3、微波传输线的特性阻抗和输入阻抗的定义是什么？ （6分） 三、计算题（40分） 1、如图所示一微波传输系统，其 0Z 已知。求输入阻抗in Z 、各点的反射系数及各段的电压驻 波比。（10分）
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11微波技术复习(答案史密斯圆图版).
微波技术与天线复习提纲（2011级） 一、思考题 1. 什么是微波？微波有什么特点？ 答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHZ到3000GHZ，波长从0.1mm到1m； 微波的特点：似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。 2. 试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现 象有哪些？一般是采用哪些物理量来描述？ 答：长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线； 以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰落； 主要描述的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数和驻波系数。 3. 均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？ 4. 均匀传输线方程通解的含义 5. 如何求得传输线方程的解？
6. 试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长） 答：传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0，传输常数错误！未找到引用源。， 相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值，其表达式为0R jwL Z G jwC += +,它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关； 2）传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，α和β分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为()()R jwL G jwC γ=++; 3)传输线上电压、电流入射波（或反射波）的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速，即p v ω β=； 4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02r λπλβε= =。 7. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并 分析三者之间的关系 答：输入阻抗：传输线上任一点的阻抗Z i n 定义为该点的电压和电流之比， 与导波系统的状态特性无关，10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ z ββ+=+ 反射系数：传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系数，对于无耗传输线，它的表达式为2(2)10110 ()||j z j z Z Z z e Z Z βφβ---Γ==Γ+ 驻波比：传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比，也称为驻波系数。 反射系数与输入阻抗的关系：当传输线的特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数一一对应，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定；当10Z Z =时，1Γ=0，此时传输线上任一点的反射系数都等于0，称之为负载匹配。 驻波比与反射系数的关系：111||1|| ρ+Γ=-Γ，驻波比的取值范围是1ρ≤<∞；当传输线上无反射时，驻波比为1，当传输线全反射时，驻波比趋于无穷大。显然，驻波比反映了传输线上驻波的程度，即驻波比越大，传输线的驻波就越严重。
微波技术基础 简答题整理
第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线？何谓长线和短线？ 一般来讲，凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统，均可成为传输线；长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟，反之为短线。（界限可认为是l/λ>=0.05） 1-2.从传输线传输波形来分类，传输线可分为哪几类？从损耗特性方面考虑，又可以分为哪几类？ 按传输波形分类： （1）TEM（横电磁）波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线；共同特征：双导体传输系统； （2）TE（横电）波和TM（横磁）波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导；共同特点：单导体传输系统； （3）表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线；共同特征：传输波形属于混合波形（TE波和TM 波的叠加） 按损耗特性分类： （1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线） （4）光频波段传输线（介质光波导、光纤） 1-3.什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什么？ 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时，同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构，材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率，而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些？他们各自的特点是什么？在什么情况的终端负载下得到这些工作状态？
（1）行波状态： 0Z Z L =，负载阻抗等于特性阻抗（即阻抗匹配）或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中，只存在相位的变化而没有幅度的变化。 （2）驻波状态： 终端开路，或短路，或终端接纯抗性负载。 电压，电流在时间，空间分布上相差π/2，传输线上无能量传输，只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射，负载不吸收能量，传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加，形成驻波状态。 （3）行驻波状态： 终端负载为复数或实数阻抗（L L L X R Z ±=或L L R Z =）。 信号源传输的能量，一部分被负载吸收，一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导线沿线电压、电流的大小与相位，与空间位置无关。分布参数电路中，沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种：共轭匹配和无反射匹配，阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值；传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值；传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时，传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4，在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形？有哪几种模式？
微波技术习题答案
微波技术习题答案 1-1何谓微波？微波有何特点？ 答：微波是频率从300MHz至3000GHz的电磁波，相应波长1m至0.1mm 微波不同于其它波段的重要特点：1、似光性和似声性 2 穿透性3、非电离性4、信息性 1-2何谓导行波？其类型和特点如何？ 答：能量的全部或绝大部分受导行系统的导体或介质的边界约束，在有限横截面内沿确定方向（一般为轴向）传输的电磁波，简单说就是沿导行系统定向传输的电磁波，简称为导波 其类型可分为： TEM波或准TEM波，限制在导体之间的空间沿轴向传播 横电（TE）波和横磁（TM）波，限制在金属管内沿轴向传播 表面波，电磁波能量约束在波导结构的周围（波导内和波导表面附近）沿轴向传播 1-3何谓截止波长和截止频率？导模的传输条件是什么？ 答：导行系统中某导模无衰减所能传播的最大波长为该导模的截止波长，用λc 表示；导行系统中某导模无衰减所能传播的最小频率为该导模的截止频率，用f c表示； 导模无衰减传输条件是其截止波长大于工作波长( λc>λ)或截止频率小于工作频率(f c 在内外导体之间填充2.25的介质，求其特性阻抗。 2-6在长度为d的无耗线上测得Z in sc=j50Ω, Z in oc=-j50Ω,接实际负载时，VSWR=2,d min=0,λ/2,λ,·求Z L。 2-10长度为3λ/4，特性阻抗为600Ω的双导线，端接负载阻抗300 Ω；其输入电压为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。 微波技术与天线复习提纲（2011级） 一、思考题 1. 什么是微波？微波有什么特点？ 答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHZ 到3000GHZ ， 波长从0.1mm 到1m ；微波的特点：似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。 2. 试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有 哪些？一般是采用哪些物理量来描述？ 答：长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线； 以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰落； 主要描述的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数和驻波系数。 3. 均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？ 4. 均匀传输线方程通解的含义 5. 如何求得传输线方程的解？ 6. 试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长） 答：传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0，传输常数，相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值，其表达式为0R jwL Z G jwC +=+它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关；2）传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，α和β分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为()()R jwL G jwC γ=++传输线上电压、电 流入射波（或反射波）的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速，即 p v ωβ= ；4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02r π λβε==。 《微波技术基础》期末试题一 选择填空题（共30分，每题3分） 1.下面哪种应用未使用微波（） （a）雷达（b）调频（FM）广播 （c）GSM移动通信（d）GPS卫星定位 2.长度1m，传输900MHz信号的传输线是（） （a）长线和集中参数电路（b）长线和分布参数电路 （c）短线和集中参数电路（d）短线和分布参数电路 3.下面哪种传输线不能传输TEM模（） （a）同轴线（b）矩形波导（c）带状线（d）平行双线 4.当矩形波导工作在TE10模时，下面哪个缝不会影响波的传输（） 5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为（） （a）（b）（c） 6.均匀无耗传输线的工作状态有三种，分别为，和。 7.耦合微带线中奇模激励的对称面是壁，偶模激励的对称面是壁。 8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、参量、参量、散射参量和参量。 9.衰减器有衰减器、衰减器和衰减器三种。 10.微波谐振器基本参量有、和三种。 二.（8分）在特性阻抗Z0=200?的传输线上，测得电压驻波比ρ=2，终端为 U0V，求终端反射系数、负载阻 =1 电压波节点，传输线上电压最大值 max 抗和负载上消耗的功率。 三．（10分）已知传输线特性阻抗Z0=75?，负载阻抗Z L=75+j100?，工作频率为900MHz，线长l=0.1m，试用Smith圆图，求距负载最近的电压波腹点的位置和传输线的输入阻抗（要求写清必要步骤）。 四．（10分）传输线的特性阻抗Z0=50Ω，负载阻抗为Z L=75Ω，若采用单支节匹配，求支节线的接入位置d和支节线的长度l（要求写清必要步骤）。五．（15分）矩形波导中的主模是什么模式；当工作波长为λ=2cm时，BJ-100型（a*b=22.86*10.16mm2）矩形波导中可传输的模式，如要保证单模传输，求工作波长的范围；当工作波长为λ=3cm时，求λp，vp及vg。 六．（15分）二端口网络如图所示，其中传输线的特性阻抗Z0=200Ω，并联阻抗分别为Z1=100Ω和Z2=j200Ω，求网络的归一化散射矩阵参量S11和S21，网络的插入衰减（dB形式）、插入相移与输入驻波比。 2014年电子科技大学微波技术基础复试笔试题目(电子工程学院回忆版) 除了第四章和第七章（徐锐敏版教材）没考其他章节都考到了(全卷共200分) 填空题40分(20空每个2分)考查得很基础我只记住了几个我不会的第一个空是问你什么频率范围对应什么波段把那个表格看一下我记得是L 波段 矩形波导主模圆波导主模微带线主模 第六章我记得有个圆柱谐振腔的什么条件工作在什么模式就是2a/l那个貌似你翻书看看p172 第八章把三个什么效应记一下有法拉第旋转效应什么的这是一个空 (第八章整张试卷只考了大概3个空另外两个我忘了) 计算题是重头戏(共4题110分) 第一题计算矩形波导的传输模式（40分） 计算量很大有3小问第一小问能传输的模式太多了就是TE10 TE20 TE11 TM11……什么的实质上就是求各模式的截止波长还有就是要会画前几种(大概7种)模式的横截面图2,3小问简单 第二题是同轴线(20或30分) 比较简单记住传输主模时的截止波长pai(a+b)还是多少来着看清题目题目里给出的是直径还是半径 第三题传输线(20或30分) 比较简单需要记住反射系数驻波系数这些基本的公式就是计算太坑了(分式的复数计算) 很繁琐 第四题(20分) 微扰法就是在一个矩形谐振腔中竖直插进了一个介质棒好像是求谐振频率我不会你们把书上那块仔细看看 简答题(50分共5题每题10分) 我记得有正规模及其特性(主要是正交性完备性) 矩形波导单模传输有什么好处在中央开口有什么好处 波导的激励方法有哪些各有什么好处 剩下两个想不起来了 说明 1.填空题很基本把书看仔细 40分能拿到35+吧 2.千万千万要带上计算器！计算题要是没有计算器的话没法做 3.有些题就算不会也千万别空着不写哪怕写上点相关的一些东西你写上就多少能给你点分空着一分没有例如那个矩形腔的谐振我不会就把相关公式写上了多少能给点分 4.不要轻视笔试分数达不到120分的及格线就算初试成绩再高直接咔嚓2015年电磁场与微波技术复试笔试回忆 填空题 1、模式的三个特性：正交性、完备性、对称性 2、电磁场的法拉第旋转效应的意思 第2章 微波传输线 2.1什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。 答 长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将1.0>l 的传输线视为长线，将 1.0 一、填空题（共25分，每空1分） 1、导波系统中的电磁波按纵向分量的有无，一般分为三种波型（或模）：______波、______波和_______波。 2、导波中场的纵向场分量和横向分量均满足_____________________方程，相互之间满足_________关系 3、均匀无耗传输线工作状态分为三种、、。 4、波导中的激励可以用______________、______________、____________和 _____________方式获得。 5、微带线中工作模式为_________________，矩形波导传输的主模是，圆波导传输的主模是。 6、若一两端口微波网络互易，网络参量[S]的特征为_______________。 7、阻抗匹配的方法中最基本的是采用_________________和_______________________。 8、开路λ/2线型谐振器等效为_______联谐振电路。 9、已知无耗传输线的特性阻抗为50Ω，驻波比为2，电压波节点处的输入阻抗为_________Ω，波腹点处的阻抗为___________Ω。 10、按传输模式分类，光纤分为___和_____________。 11、用微波铁氧体材料制成的常用微波元件有和___________。 二、利用圆图完成（要求写出必要的步骤）（21分） 1、（13分）已知传输线的特性阻抗为Z0，工作波长λ0=10cm，负载阻抗Z L=(0.3+0.6j)Z0，求第一个电压波腹至终端的距离l，驻波比ρ，行波系数K。 2、（8分）特性阻抗为50Ω的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹∣U∣max=20V，波节∣U∣min=12V，离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.37λ，求负载阻抗Z L=? 三、简答题(共13分) 1、(7分)试解释微带线的准TEM特性。 一、填空题（共28分，每空2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、导波系统中传输电磁波德等相位面沿着轴向移动的速度，通常称为_________，而传输信号电磁波是多种频率成分构成一个“波群”进行传播，其速度通常称为 。 3、矩形波导传输的主模是 ，圆波导传输的主模是 。 4、用散射参量表示非可逆四端口定向耦合器的耦合度C= ______，隔离度D= _ _______。 5、测得一微波传输线的反射系数模为|г|=1/2，则行波系数K =________，若特性阻抗Z 0=75Ω，则波节点的输入阻抗为Rin=____________。 6、一波导匹配双T ，其③端口为E 臂，④端口为H 臂，若③端口输入功率为P ，则①端口输出功率为_______，若①端口理想短路，②理想开路，则④端口输出功率为_________。 7、按传输模式分类，光纤分为 ___和_____________。 二、圆图完成（要求写出必要的步骤）（共20分，每小题10分）） 1、特性阻抗为50Ω的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹∣U ∣max =20V ，波节∣U ∣min =12V ，离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.37λ，求负载阻抗Z L =?(10分) 2、耗传输线特性阻抗Z 0=50Ω，长度为10cm ，f =800MHz ，假如输入阻抗Z in =j60Ω 求出负载阻抗Z L ； 三、如图为波导扼流式短路活塞，说明原理。（7分） 四、如图所示一微波传输系统，其Z 0已知，求输入阻抗Z in ，各点的反射系数和各段电压驻波比。（17分） 五、矩形波导的尺寸为a =22.86mm ，b=10.16mm ，波导中传输电磁波的频率为15GHz ，试问波导中可能传输哪些波型？（18分） 六、已知二端口网络的散射矩阵[]??? ?????=2/32/31.095.095.01.0ππππj j j j e e e e S 求该网络的插入衰减L （dB ）、插入相移、电压传输系数T 、驻波比ρ。（10分） 微波技术习题答案 1-1何谓微波微波有何特点 答：微波是频率从300MHz至3000GHz的电磁波，相应波长1m至 微波不同于其它波段的重要特点：1、似光性和似声性 2 穿透性3、非电离性4、信息性 1-2何谓导行波其类型和特点如何 答：能量的全部或绝大部分受导行系统的导体或介质的边界约束，在有限横截面内沿确定方向（一般为轴向）传输的电磁波，简单说就是沿导行系统定向传输的电磁波，简称为导波 其类型可分为： TEM波或准TEM波，限制在导体之间的空间沿轴向传播 横电（TE）波和横磁（TM）波，限制在金属管内沿轴向传播 表面波，电磁波能量约束在波导结构的周围（波导内和波导表面附近）沿轴向传播 1-3何谓截止波长和截止频率导模的传输条件是什么 答：导行系统中某导模无衰减所能传播的最大波长为该导模的截止波长，用λc 表示；导行系统中某导模无衰减所能传播的最小频率为该导模的截止频率，用f c表示； 导模无衰减传输条件是其截止波长大于工作波长( λc>λ)或截止频率小于工作频率(f c 2-10长度为3λ/4，特性阻抗为600Ω的双导线，端接负载阻抗300 Ω；其输入电压为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。 一、解答下列各题（每题8分，共40分）： （1）给出两种介质界面处电磁场的边界条件，并简要解释其含义。 （2）写出导行波的色散关系式，说明式中每一个物理量的含义，并据此分析导行波的类型和特点。 （3）简要说明传输线产生损耗的原因及其产生的影响，并给出一种计算传输线损耗的方法。（4）何谓导行系统的主模？给出矩形波导的主模并简要阐述其场结构的分布规律，推导矩形波导主模单模传输的条件。 （5）何谓模式简并现象？圆形波导中存在哪些模式兼并现象？其传输主模是什么？该模式截止波长与横截面圆半径a有什么关系？绘出圆形波导主模的场结构图。 二、如图所示的传输系统，其Z0已知，求输入阻抗Zin、各点的反射系数以及各段的电压驻波比。（15分） 三、假设规则导行系统横截面形状待定，设媒质为无耗、均匀、各向同性，媒质中无源，试采用广义柱坐标系，推导导行波横-纵向场关系式。（15分） 四、无耗传输线终端接负载ZL后，传输线上VSWR=3，线上相邻的电压最小和最大值分别距离终端负载50 cm和250 cm，利用史密斯圆图设计单支节串联或并联开路线匹配网络，在原来传输线上实现VSWR=1。（仅需选做一种并注明采用的是“串联”还是“并联”单支节开路线）。（15分） 五、用空气填充的BJ-100 (a×b=22.86 mm×10.16 mm) 矩形波导，以主模传输10 GHz的微波信号，试解答下列各题：（15分） (1) 求主模的截止波长、波导波长、传播常数和波阻抗。 (2) 若波导宽边尺寸增加一倍，上述各量如何变化？ (3) 若尺寸不变，工作频率变为15GHz，此时波导中可能有哪几个模式传播？主模的截止波长、波导波长、传播常数和波阻抗又为多少? 西安电子科技大学 考试时间 120 分钟 试 题（A ） 1.考试形式：闭 卷； 2.本试卷共 五 大题，满分100分。 班级 学号 姓名 任课教师 一、简答题（每题3分，共45分） 1、 传输线解为z j z j e U e U U ββ21+=-，上面公式中哪个表示+z 方向传输波？哪个表示-z 方向传输波？为什么？ 2、 若传输线接容性负载（L L L jX R Z +=，0 第2页 共4页 5、矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什么？ 6、带线宽度W ，上下板距离b ，当W 增大时，带线特性阻抗如何变化？为什么？ 7、 微带或者带线的开口端是否相当于开路端？为什么？如果不是，如何等效？ 8、 一段矩形波导，尺寸b a ?， TE 10模的散射矩阵如下，写出其传输TE 20模时的散射矩阵。 []?? ? ???=--00θ θj j e e s 9、 金属圆波导的模式TE mnp 和TM mnp ，下标m, n, p 各自代表什么含义？ 10、 写出如图双口网络的输入反射系数in Γ的表达式。 11、 环行器的端口定义和散射矩阵如下，该环行器环行方向是顺时针还是逆时针？ 12、 说明下图E 面T 的工作特点 13、 写出如图理想两端口隔离器的S 矩阵 一、基本概念（30分） (a) 微波是介于 超短波 与 红外线 之间的波，频率范围从 300 MHz 到 3000 GHz 。光波属于电磁波谱的 可见光 段，工作波长为 纳米 量级。（5分） (b) 由于微波在电磁波谱中的特殊位置，所以具有以下特性 似光性和似声性、穿透性、非电离性、信息性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染等 （请列举5种以上，5分）。 (c) 某矩形波导中的信号能够单模传输，那么它一般工作于 10TE 模式，截止波长为_2a _,其中a 为波导宽边尺寸。 如果转接成圆型波导馈入基站仍然为单模，那么它此时工作于11TE 模式。圆柱波导传输场一般可采用 分离变量 法求解，由于匹配边界条件的缘故，如果支撑场解中的第一类贝塞尔函数带有求导符号，那么必定为TE 模，其余场分量利用支撑场和 纵横关系 求出。（5分） (d) 圆型波导虽然损耗比矩形波导小，但是由于其中存在固有的 极化简并 等问题，一般不用于长距离传输系统。对于腔式谐振器器件，由于损耗主要来源于 腔体的金属壁和腔内填充的介质 ，所以采用 开放式或半开放式谐振器 有利于获得更小的损耗。作为封闭谐振体的改进版，可以采用 由两块平行金属板构成开式 结构的法布里——珀罗谐振器，这种谐振器稳定工作的条件是120111d d R R ? ??? ≤- -≤ ? ????? 。 (5分) (e) 空心波导的激励可以通过 探针激励、环激励、孔或缝激励、直接过渡 等方法获得。（3分） (f) 举例说明微波网络的信号流图简化分析的四条准则（4分） 答：(1)同向串联支路合并规则：在两个节点之间如果有几条首尾相接的串联支路，则可以合并 为一条支路，新支路的传输值为各串联支路传输值之积。 1V 2V 3V 1V 3 V (2)同向并联支路合并规则：在两个节点之间如果有几条同向并联支路，则可以合并为一条支路，新支路的传输值为各并联支路传输值之和。 1 V a b 2 V b (3)自环消除法则：如果在某节点有传输为S 的自环，则将所有流入此节点的传输都除以（1－S ），而流出的支路传输值不变，即可消除此自环。 1 2 3 1 2 3 32 S 2122 1S S - (4)节点分裂规则：一个节点分成两个或者更多节点，只要原来的信号流通情况保持不变即可；如果在次节点上有自环，则分裂后的每个节点都应保持原有的自环。 一、填空题(共26分，每空2分) 1．微波传输线是一种分布参数电路， 其线上的电压电流分布规律可由 来描述。 2．矩形波导传输的主模是 ，圆波导传输的主模是 。 3．按传输模式分类，光纤分为 ___和_____________。 4．微带线中出现的高次模种类有 和 。 5、测得一微波传输线的反射系数模为|г|=1/2，则行波系数K =________，若特性阻抗Z 0=75Ω，则波节点的输入阻抗为Rin=____________。 6．阻抗匹配的方法中最基本的是采用 和 作为匹配网络。 7．一波导匹配双T ，其③端口为E 臂，④端口为H 臂，若③端口输入功率为1W ，则①端口输出功率为_______，若①端口理想短路，②理想开路，则④端口输出功率为_________。 二、如图为波导扼流式短路活塞，试说明原理。（7分） 三、圆图完成（要求写出必要的步骤，并在圆图上标示出来）（21分） 1．已知传输线的特性阻抗为Z 0，工作波长λ0=8cm ，负载阻抗Z L =(0.2-j0.5)Z 0，求第一个电压波节 电子科技大学中山学院考试试卷 课程名称: 微波技术基础 试卷类型： A 卷 2012—2013 学年第 1 学期 期末 考试 考试方式： 闭卷 拟题人： 袁海军 日期： 2012-12-22 审 题 人： 学 院： 电子信息学院 班 级： 10无线技术 学 号： 姓 名： 提示：考试作弊将取消该课程在校期间的所有补考资格，作结业处理，不能正常毕业和授位，请诚信应考。 点至终端的距离l，驻波比ρ，行波系数K。（12分） 2．特性阻抗为50Ω的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹∣U∣max=20V，波节∣U∣min=10V，离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.3λ，求负载阻抗Z L=?（9分） 四、（11分）有一特性阻抗为Z0=75Ω的无耗均匀传输线，导体间的媒质参数为εr=2.25,μr=1，终端接有R l=50Ω的负载。当f=2GHz时，其线长度为3λg/4。试求：①传输线实际长度；②负载终端反射系数；③输入端反射系数；④输入端阻抗。 第1页 共2页 西安电子科技大学 考试时间 120 分钟 试 题（A ） 1.考试形式：闭 卷； 2.本试卷共五大题，满分100分。 班级 学号 姓名 任课教师 一、简答题（每题3分，共30分） 1、 微波无耗传输线特性阻抗Ω=500Z ，负载Ω=25l R ，则负载反射系数为（ ），驻波比为（ ）；终端为电压（ ）点，距终端4/λ处为电压（ ）。 2、 理想无耗传输线工作状态有哪些？各种工作状态下终端负载有哪些特点？ 3、 写出A 参数阻抗变换定理；写出双口网络，无耗时，A 参数的关系。 Z L Z 3题图 4、 如图单枝节匹配，可调参数为两段传输线的长度ｌ和ｄ，简要说明两段传输线的作用。当我们用Smith 圆图来研究时，在Smith 圆图上找到归一化负载所对应的点，应该向（ ）方向转到与（ ）圆相交。【单枝节匹配的两个可调长度，和Smith 原图做没有关系，描述欠妥】 第2页 共2页 Z L 4题图 5、 试写出耦合带状线偶模阻抗e Z 0和奇模阻抗o Z 0的概念和意义，偶模阻抗和奇模阻抗哪个大，为什么？ 6、 矩形波导、圆形波导、同轴线中传输的主模分别是什么？ 7、 说明矩形波导的单模传输条件。 8、 写出魔T 的S 矩阵,并分析1,2端口分别同相、反相输入时各个端口的输出特性。 8题图 9、 互易无耗三端口网络能否同时匹配；举出三端口可以同时匹配的元件例子，并写出其S 矩阵。 10、 什么是谐振，谐振腔的三个主要指标是什么？ 二、（15分）微带线的直角拐角的等效电路如图示。如果设归一化的 1,2==B X ，试求其二端口接匹配负载时，一端口的反射系数，对应的驻波比和归一化输入阻抗。最新微波技术与天线考试复习重点(含答案)
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