微波技术与天线课后习题答案(西电版)
最新《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第2章
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 第4章 无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？ 答 微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。 解 定义A 参量的线性关系为 () () ?? ?-+=-+=221221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2221212 2 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=??????=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。 解 由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即 ?????? ????=????????? ???????????100010001*11*23 *13*23 *11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S 得 1-1 实用文档之"解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> " 此传输线为长线 1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===?<< 此传输线为短线 1-3答： 当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低 频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线 上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。 1-4 解： 特性阻抗 050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cm B 1=ω C 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()220 1 j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'= - 将 22233 20,2,42 i r U V U V z πβλπλ'===?= 代入 3 32 2 3 4 20220218j j z U e e j j j V ππλ-'==+=-+=- ()34 1 2020.11200 z I j j j A λ'== --=- ()()()34 ,18cos 2j t e z u z t R U z e t V ωλπω'=??''??==- ????? ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=??''??==- ????? 1-6 解： ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''== 信号与信息处理 一、学科、专业介绍 本学科为国家重点学科，建有雷达信号处理处理国家重点实验室，具有博士和硕士学位授予权，并可招收博士后研究人员和访问学者。本学科点还是我校“211工程”建设的重点项目之一，成师资力量雄厚、设备先进，科研经费充足。现有中国科学院院士1名、教授21人、其中博士生导师13人、副教授和高级工程师40人，讲师和工程师30多人。重点实验室、研究所和教学基地为开展学科研究和培养研究生提供了良好的物质条件。近年来已出版专著、译著、教材数十种，在国际、国内著名学术刊物上发表论文数百篇，被SCI、EI和ISTP收录论文百余篇，有数十余项科学研究成果分别获得国家、部、省级科技进步奖。目前在研的纵、横向科研项目百余项，信号与信息处理是一门内容丰富、发展迅速、应用广泛的学科，它是信息系统包括雷达、通信、导航、声纳等系统的核心组成部分，它主要研究信号检测、滤波、估计与识别等的基本理论、方法和实现技术。 本专业的研究方向主要有：信号理论、信号检测与估值、自适应信号处理、阵列信号处理、多维信号处理、智能信号处理、并行处理理论和方法、神经网络及应用、图像与图形处理、电子系统自动化设计、语音处理、雷达成像等。 二、培养方案 1．博士生培养方案 1.1培养目标 坚持面向“四个现代化、面向世界、面向未来”的方针，注意对博士研究生在德智体诸方面的全面培养，使之成为能在科学或专门技术上做出创造性成果的高层次人才。 1．认真学习和较好地掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论以及江泽民同志“三个代表”的重要理论；热爱社会主义祖国；具有良好的职业道德和敬业精神；具有高度的事业心和责任感，积极为社会主义现代化建设服务。 2．在本学科上掌握坚实、宽广的基础理论和系统深入的专门知识；具有独立从事科学研究的能力。 3．掌握一门外国语：具有熟练的阅读能力，较好的写译能力和一定的听说能力，能够以英语为工具，熟练地进行科学研究和学术交流。 4．具有健康的体格。 1.2 学习年限 全日制攻读博士学位的学习年限一般为3至4年，硕－博连读的学习年限一般为5至6年，非全日制攻读博士学位的学习年限一般不超过6年，但可以根据实际情况允许研究生提前或延期毕业。 1.3 研究方向 1.4 课程设置 信号与信息处理学科博士研究生的研究方向及课程设置见附件一。 1.5 学位论文 具体要求与做法详见《西安电子科技大学博士生培养工作暂行规定》。 2．硕士生培养方案 2.1培养目标 1．掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论以及江泽民同志“三个代表”重要理论的基本原 微波技术与天线复习题 一、填空题 1微波与电磁波谱中介于（超短波）与（红外线）之间的波段，它属于无线电波中波长（最短）的波段，其频率范围从（300MHz）至（3000GHz）,通常以将微波波段划分为（分米波）、（厘米波）、（毫米波）和（亚毫米波）四个分波段。 2对传输线场分析方法是从（麦克斯韦方程）出发，求满足（边界条件）的波动解，得出传输线上（电场）和（磁场）的表达式，进而分析（传输特性）。 3无耗传输线的状态有（行波状态）、（驻波状态）、（行、驻波状态）。 4在波导中产生各种形式的导行模称为波导的（激励），从波导中提取微波信息称为波导的（耦合），波导的激励与耦合的本质是电磁波的（辐射）和（接收），由于辐射和接收是（互易）的，因此激励与耦合具有相同的（场）结构。 5微波集成电路是（微波技术）、（半导体器件）、（集成电路）的结合。 6光纤损耗有（吸收损耗）、（散射损耗）、（其它损耗），光纤色散主要有（材料色散）、（波导色散）、（模间色散）。 7在微波网络中用（“路”）的分析方法只能得到元件的外部特性，但它可以给出系统的一般（传输特性），如功率传递、阻抗匹配等，而且这些结果可以通过（实际测量）的方法来验证。另外还可以根据 微波元件的工作特性（综合）出要求的微波网络，从而用一定的（微波结构）实现它，这就是微波网络的综合。 8微波非线性元器件能引起（频率）的改变，从而实现（放大）、（调制）、（变频）等功能。 9电波传播的方式有（视路传播）、（天波传播）、（地面波传播）、（不均匀媒质传播）四种方式。 10面天线所载的电流是（沿天线体的金属表面分布），且面天线的口径尺寸远大于（工作波长），面天线常用在（微波波段）。 11对传输线场分析方法是从（麦克斯韦方程）出发，求满足（边界条件）的波动解，得出传输线上（电场）和（磁场）的表达式，进而分析（传输特性）。 12微波具有的主要特点是（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）。 13对传输线等效电路分析方法是从（传输线方程）出发，求满足（边界条件）的电压、电流波动解，得出沿线（等效电压、电流）的表达式，进而分析（传输特性），这种方法实质上在一定条件下是（“化场为路”）的方法。 14传输线的三种匹配状态是（负载阻抗匹配）、（源阻抗匹配）、（共轭阻抗匹配）。 15波导的激励有（电激励）、（磁激励）、（电流激励）三种形式。 西安电子科技大学卓越工程师教育培养计划校内课程大纲 《工程优化方法》 课程名称：工程优化方法/Engineering Optimization Methods 课程代码：0721005 课程类型：必修 总学时数：46学时 学分：3分 开课单位：理学院数学科学系 适用专业：适用于理、工等专业的卓越工程师硕士 课程的性质与目标 最优化方法是一门新兴的应用数学，是运筹学的核心部分，在工程科技、经济金融、管理决策和国防军事等众多领域具有广泛的应用。工程优化方法基于最优化的原理，着重介绍实用性、有效性强的各种实用优化算法。通过本课程的课堂学习和一定的上机实践使学生对工程优化方法的基本原理、算法的基本步骤、应用要点等有一个基本认识和初步掌握，培养和提高用优化方法解决某些实际问题的初步技能，为应用优化软件包解决实际工程问题奠定基础。 ?能够掌握最优化的基本原理、基本方法和应用技能 ?能够用工程优化方法解决简单的实际问题 ?能够熟练应用优化软件包进行计算 学时安排 课堂教学：学时：40 研讨课：学时：6 实践课：学时：10 总学时数：学时:46+10 教学方法 以课堂教学为主，采用板书与多媒体相结合的教学方式，讲授工程优化方法课程的基本原理和方法，既保证讲授内容的清晰，又兼顾师生的交流与互动。在对具体原理和基本方法的推导和证明时，采用板书讲解方式，以便学生能一步步跟上教师的思路。通过课后作业和上机实验加深学生对工程优化方法的理解，培养学生的应用能力，通过动手实践让学生理解从书本理论到分析问题、解决实际问题的过程，从而培养学生解决实际问题的能力。 先修课程 高等数学、线性代数、C语言程序设计、Matlab语言 课程综合记分方法 各部分的比重分别为： 平时成绩 20 % 实验成绩 30 % 期末考试 50 % 总计 100% 教科书 陈宝林. 最优化理论与算法.北京：清华大学出版社，2005. 推荐参考书 1.唐焕文，秦学志编著. 实用最优化方法(第三版).大连：大连理工大学出版社，2004. 2.袁亚湘，孙文瑜. 最优化理论与方法. 北京：科技出版社，2001. 3.J. Nocedal & S. J. Wright, Numerical Optimization（影印版）,北京：科学出版社，2006. * *本表注：对于表中第二列所列技能应对照附录A 理解。目标栏内以A, B, C, D 来表示对此条能力要求达到的程度，A 为最高要求，无要求则留空。接触指在教、学活动中有所提及但没有训练和测试要求；训练指有明确要求并有测试项目；应用指在教、学中有所应用而不论是否曾给与相关训练或考核。 第一章 均匀传输线理论 1．在一均匀无耗传输线上传输频率为3GHZ 的信号，已知其特性阻抗0Z =100Ω，终端接 l Z =75+j100Ω的负载，试求： ① 传输线上的驻波系数； ② 离终端10㎝处的反射系数； ③ 离终端2.5㎝处的输入阻抗。 2．由若干段均匀无耗传输线组成的电路如图，已知g E =50V ,Z 0=g Z = 1l Z =100Ω,Z 01=150Ω,2l Z =225Ω,求： ① 分析各段的工作状态并求其驻波比； ② 画出ac 段电压、电流振幅分布图并求出极值。 3．一均匀无耗传输线的特性阻抗为500Ω，负载阻抗l Z =200-j250Ω,通过4 λ 阻抗变换器及并联支节线实现匹配，如图所示，已知工作频率f =300MHZ ，求4 λ 阻抗变换段的特性阻抗01Z 及并联短路支节线的最短长度min l 。 4．性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比为ρ，第一个电压波节点离负载的距离为min1l ，试证明此时终端负载应为 min1 min1 1tan tan l j l Z j l ρβρβ-Z =- 5 明无耗传输线上任意相距 4 λ 的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。 6某一均匀无耗传输线特性阻抗为0Z =50Ω，终端接有未知负载l Z ，现在传输线上测得电压最大值和最小值分别为100mV 和200mV ，第一个电压波节的位置离负载min13 l λ =，试求 负载阻抗l Z 。 7．传输系统如图，画出AB 段及BC 段沿线各点电压、电流和阻抗的振幅分布图，并求出电压的最大值和最小值。（图中R=900Ω） 8．特性阻抗0150Z =Ω的均匀无耗传输线，终端接有负载250100l j Z =+Ω，用 4 λ 阻抗 《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第章 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2 17 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 第１期２０１５年１月现代教育科学·高教研究 Ｍｏｄｅｒｎ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｈｉｇ ｈｅｒ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＥｄｉｔｉｏｎＮｏ．１ Ｊａ ｎ．２０１５［收稿日期］２０ １４－０９－２６［基金项目］中央高校基本科研业务费专项资金资助（项目编号：Ｋ５０５１３９９０１６ ）。［作者简介］赵韩强（１９ ７５－），男，河南南乐人，西安电子科技大学教师教学发展中心办公室主任、副研究员；研究方向：高等教育管理。郭宝龙（１９ ６２－），男，陕西西安人，西安电子科技大学教务处处长、教授、博士生导师；研究方向：高等教育管理。 行业特色型大学拔尖创新人才培养模式分析 ———以西安电子科技大学为例 赵韩强，郭宝龙，赵东方 （西安电子科技大学，陕西西安７１ ００７１） ［ 摘 要］行业特色型大学是我国高等教育体系的重要组成部分，培养了一批批满足行业发展需要的专门技术人才，为国民经济建设和社会发展做出了重要贡献。本文以西安电子科技大学为例，对行业特色型大学拔尖创新人才培养的现状及存在的问题进行对比分析，并对进一步做好拔尖创新人才培养工作提出建议。 ［ 关键词］行业特色型大学 西安电子科技大学 拔尖创新人才 培养模式 ［ 中图分类号］Ｇ６４０ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００５－５８４３（２０１５）０１－００７０－０４ 新中国成立初期，为适应社会主义现代化建设 和国家工业化发展战略的需求，我国通过大规模的院校调整建立了一批服务于行业发展需要的行业特色型院校。这些院校经过长期的发展和积累，培养了一大批满足行业发展需要的专门技术人才，促进了行业发展和科技水平的提高；形成了一大批优势学科和特色专业，为社会经济的发展和产业结构的调整做出了重要贡献。在新时期，行业特色型大学如何发挥行业办学特色和优势，培养一批引领行业发展和科技进步的拔尖创新人才，是一项亟待研究和探索的重要课题。 一、行业特色型大学的定位与优势 所谓行业特色型大学，是相对于综合性大学而言的。它是指具有明显的行业背景、以行业为依托和服务行业需求及相应学科特色的院校，原来一般隶属于国务院各行业主管部门。上世纪９０年代以 后，随着我国高等教育管理体制的改革和调整，除极少数行业院校继续归原行业部门管理外，绝大多数行业院校已划归教育部或下放到地方政府管理。行业特色型大学具有以下鲜明的办学特征：（１）学科相对集中，办学特色鲜明。经过长期的发展，形成了与行业发展密切相关且较为集中的学科专业体系，拥有若干个代表国家先进水平的优势学科专业，在某一行业或专业领域内处于领先地位，受到本行业领域的普遍认可和社会广泛认同。（２）科研实力强，拥有一支经验丰富和善于解决行业技术难题的科研队伍，取得了一批高水平科研成果，引领行业发展和技术进步，支撑了行业发展。（３）服务行业发展，培养了一大批满足行业发展需要的专门技术人才，他们在行业领域内发挥了重要作用，成长为行业领域的骨干人才和领军人物，获得社会和用人单位的高度认可。（４）拥有独特的资源优势。 这类大学的办学传统、大学声誉、行业特色、校园 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==。 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 in 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 电子与通信工程领域（专业型硕士） 领域代码：085208 一、领域简介 电子与通信工程领域是电子技术、信息与通信技术相结合的工程领域。他涉及到通信与网络、信息处理、信息安全、微电子、集成电路、遥感遥测等行业。是为了培养具有与本工程领域任职资格相联系的专业性学位人才，使其成为基础扎实、素质全面、工程实践能力强的应用型、复合型高层次技术和工程管理人才。 随着电子技术水平的不断提高，电子技术正在向光子技术演进，光子技术与电子技术、通信与计算机的紧密结合，推动通信向全光化方向快速发展，构建崭新的网络社会和数字时代。 我校自2009年招收全日制工程硕士研究生以来，电子与通信工程硕士研究生培养人数逐年递增。依托于综合业务网理论及关键技术国家重点实验室、雷达信号处理国家重点实验室、天线与微波技术国防科技重点实验室等一批国家重点实验室，以及国家电工电子教学基地等教学资源，结合电子与通信工程领域专业研究生的培养特色，将通信技术、信号处理技术、电磁与微波技术、电路与系统设计技术及光电技术相融合，发展交叉学科，推动技术改革，培养具有更强工程实践能力的专业性人才。 本领域主要培养从事通信工程方向、电路与系统工程方向、电磁场与微波工程方向、电子信息工程方向以及光电工程方向的高级工程技术人才。 二、培养目标 1.拥护党的基本路线，热爱祖国，具有良好的职业道德和敬业精神，具有科学严谨和求真务实的学习态度。 2.培养基础扎实、素质全面、工程实践能力强，面向企业服务的应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。掌握通信与信息系统等专业的基础理论、先进技术方法和现代技术手段。在信号与信息处理、通信与信息系统、电路与系统等领域的某一方向具有独立从事工程设计与运行、分析与集成、研究与开发、管理与决策等能力。 3、掌握一门外国语，能够熟练阅读本专业领域的外文资料，具备专业写作能力和交流能力。 《微波技术与天线》习题答案 章节 微波传输线理路 1.1 设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ，求负载反射系数 1Γ，在离负载λ2.0，λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少？ 解：31)()(01011=+-=ΓZ Z Z Z πβλ8.0213 1 )2.0(j z j e e --=Γ=Γ 31 )5.0(=Γλ （二分之一波长重复性） 31 )25.0(-=Γλ Ω-∠=++= 79.2343.29tan tan )2.0(10010 l jZ Z l jZ Z Z Z in ββλ Ω==25100/50)25.0(2λin Z （四分之一波长阻抗变换性） Ω=100)5.0(λin Z （二分之一波长重复性） 1.2 求内外导体直径分别为0.25cm 和0.75cm 的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质，求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。 解：同轴线的特性阻抗a b Z r ln 60 0ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600a b Z 当25.2=r ε时，Ω== 9.43ln 60 0a b Z r ε 当MHz f 300=时的波长： m f c r p 67.0== ελ 1.3题 设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ，第一个电压波节点离负载的距离为1m in l ， 试证明此时的终端负载应为1 min 1 min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--? = 证明： 1 min 1min 010)(1 min 101min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρ ββ--? =∴=++?=由两式相等推导出：对于无耗传输线而言：）（ 1.4 传输线上的波长为： m f r 2c g == ελ 因而，传输线的实际长度为： m l g 5.04 ==λ 终端反射系数为： 961.051 49 01011≈-=+-= ΓZ R Z R 输入反射系数为： 961.051 49 21== Γ=Γ-l j in e β 根据传输线的4 λ 的阻抗变换性，输入端的阻抗为： Ω==25001 2 0R Z Z in 1.5 试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。 证明：令传输线上任意一点看进去的输入阻抗为in Z ，与其相距 4 λ 处看进去的输入阻抗为' in Z ，则有： z jZ Z z jZ Z Z ββtan tan Z 10010 in ++= 微波技术与天线基础总复习题 一、填空题 1、微波是一般指频率从 至 范围内的电磁波，其相应的波长从 至 。并 划为 四个波段；从电子学和物理学的观点看，微波有 、 、 、 、 等 重要特点。 2、无耗传输线上的三种工作状态分别为： 、 、 。 3、传输线几个重要的参数： （1） 波阻抗： ；介质的固有波阻抗为 。 （2） 特性阻抗： ，或 ，Z 0=++ I U 其表达式为Z 0= ,是一个复数； 其倒数为传输线的 . （3） 输入阻抗（分布参数阻抗）： ,即Z in (d)= 。传输线输入阻抗的 特点是： a) b) c) d) （4） 传播常数： （5） 反射系数： （6） 驻波系数： （7） 无耗线在行波状态的条件是： ；工作在驻波状态的条件是： ； 工作在行驻波状态的条件是： 。 （8） 无耗传输线的特性阻抗0Z = , 输入阻抗具有 周期性，传输 线上电压与电流反射系数关系 ，驻波比和放射系数关系 。 4、负载获得最大输出功率时，负载Z 0与源阻抗Z g 间关系： 。 5、负载获得最大输出功率时，负载与源阻抗间关系： 。 6、史密斯圆图是求街均匀传输线有关 和 问题的一类曲线坐标 图，图上有两组坐标线，即归一化阻抗或导纳的 的等值线簇与反 射系数的 等值线簇，所有这些等值线都是圆或圆弧，故也称阻 抗圆图或导纳圆图。阻抗圆图上的等值线分别标有 ， 而 和 ，并没有在圆图上表示出来。导纳圆图可 以通过对 旋转180°得到。阻抗圆图的实轴左半部和右半 部的刻度分别表示或和或。圆图上的电刻度表示，图上0~180°是表示。 7、Smith圆图与实轴右边的交点为点。Smith圆图实轴上的点代表点，左半轴上的点为电压波点，右半轴上的点为电压波点。在传输线上电源向负载方向移动时，对应在圆图上应旋转。 8、阻抗匹配是使微波电路或系统无反射运载行波或尽量接近行波的技术措施，阻抗匹配主要包括三个方面的问题，它们是：（1）；（2）；（3）。 9、负载获得最大输出功率时，负载与源阻抗间关系： 10、矩形波导的的主模是模，导模传输条件是，其中截止频率为，TE10模矩形波导的等效阻抗为，矩形波导保证只传输主模的条件是。 11、矩形波导的管壁电流的特点是：（1）、（2）、（3）。 12、模式简并现象是指， 主模也称基模，其定义是。单模波导是指；多模传输是。 13、圆波导中的主模为，轴对称模为，低损耗模为。 微带线的特性阻抗随着w/h的增大而。相同尺寸的条件下，εr越大, 特性阻抗越 14、微波元器件按其变换性质可分为、、三大类。 15、将由不均匀性引起的传输特性的变化归结为等效。 16、任意具有两个端口的微波元件均可看做为。 17、[Z]矩阵中的各个阻抗参数必须使用法测量； [Y]矩阵中的各参数必须用法测量； 18、同一双端口网络的阻抗矩阵[Z]和导纳矩阵[Y]关系是。 19、多口网络[S]矩阵的性质：网络互易有，网络无耗有，网络对称时有 . 电路与系统学科 一、学科、专业介绍 本专业具有博士和硕士学位授予权，并可招收博士后研究人员和访问学者，同时是国家重点学科。 电路与系统是一门内容丰富、发展迅速、应用广泛的学科，它是现代信息工程包括通信工程、控制工程、计算机科学以及一切电子科学技术与理论的基础，它主要研究电路与系统的基本理论以及对各种电路与系统进行分析、综合和故障诊断。其研究对象是各种电路及为完成某种功能、采用各种技术所构成的基本系统。 本专业的研究方向主要有：电路与系统CAD及设计自动化、非线性电路与系统、智能信息处理、VLSI 设计与故障测试等。 本专业有全校多个院、系和专职科研机构所构成师资力量雄厚、设备先进，拥有国防科工委批准建立的“雷达信号处理国防科技重点实验室（神经网络与非线性理论）”、CAD研究所、软件研究所等，还有经国家教委批准建立的“电工电子国家工科基础课程教学基地”，本学科点还是我校“211工程”建设的重点项目之一。有教授20人，其中博士生导师5人，副教授和高级工程师38人，讲师和工程师30多人。重点实验室、研究所和教学基地为开展学科研究和培养研究生提供了良好的物质条件。近年来已出版专著、译著、教材20余种，在国际、国内著名学术刊物上发表论文500余篇，被SCI、EI和ISTP收录论文百余篇，有50余项科学研究成果分别获得国家、部、省级科技进步奖。目前在研的纵、横向科研项目60余项，其中省部级以上的项目25项，科研经费近2000万元。 二、培养方案 1．博士生培养方案 1.1培养目标 坚持面向“四个现代化、面向世界、面向未来”的方针，注意对博士研究生在德智体诸方面的全面培养，使之成为能在科学或专门技术上做出创造性成果的高层次人才。 1．认真学习和较好地掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论以及江泽民同志“三个代表”的重要理论；热爱社会主义祖国；具有良好的职业道德和敬业精神；具有高度的事业心和责任感，积极为社会主义现代化建设服务。 2．在本学科上掌握坚实、宽广的基础理论和系统深入的专门知识；具有独立从事科学研究的能力。 3．掌握一门外国语：具有熟练的阅读能力，较好的写译能力和一定的听说能力，能够以英语为工具，熟练地进行科学研究和学术交流。 4．具有健康的体格。 1.2 学习年限 全日制攻读博士学位的学习年限一般为3至4年，硕－博连读的学习年限一般为5至6年，非全日制攻读博士学位的学习年限一般不超过6年，但可以根据实际情况允许研究生提前或延期毕业。 1.3 研究方向 1.4 课程设置 电路与系统学科博士研究生的研究方向及课程设置见附件一。 1.5 学位论文 具体要求与做法详见《西安电子科技大学博士生培养工作暂行规定》。 《微波技术与天线》习题答案 章节微波传输线理路 感谢所有参与习题答案录入工作的同学！ 特别感谢程少飞同学完成收集和整理工作！ 1.1 (李梅，王彦敏) 设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ，求负载反射系数1Γ，在离负载λ2.0，λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少？ 解：31)()(01011=+-=ΓZ Z Z Z πβλ8.0213 1)2.0(j z j e e --=Γ=Γ 3 1)5.0(=Γλ（二分之一波长重复性） 3 1)25.0(-=Γλ Ω-∠=++= 79.2343.29tan tan )2.0(10010l jZ Z l jZ Z Z Z in ββλ Ω==25100/50)25.0(2λin Z （四分之一波长阻抗变换性） Ω=100)5.0(λin Z （二分之一波长重复性） 1.2（任杰，方方） 求内外导体直径分别为0.25cm 和0.75cm 的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质，求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。 解：同轴线的特性阻抗a b Z r ln 600ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600a b Z 当25.2=r ε时，Ω==9.43ln 60 0a b Z r ε 当MHz f 300=时的波长： m f c r p 67.0==ελ 1.3题（陈丽，王桂兰） 设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ，第一个电压波节点离负载的距离为1m in l ，试证明此时的终端负载应为1 min 1min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--? = 证明： 1min 1min 010)(1min 101min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρ ββ--? =∴=++? =由两式相等推导出：对于无耗传输线而言： ）（ 1.4 传输线上的波长为： m f r 2c g ==ελ 因而，传输线的实际长度为： m l g 5.04==λ 终端反射系数为： 961.051 4901011≈-=+-=ΓZ R Z R 输入反射系数为： 961.0514921== Γ=Γ-l j in e β 根据传输线的4λ 的阻抗变换性，输入端的阻抗为： Ω==25001 20R Z Z in 1.5（何阿甲，张姣） 试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。 证明：令传输线上任意一点看进去的输入阻抗为in Z ，与其相距4 λ处看进去的输入阻抗为'in Z ，则有： z jZ Z z jZ Z Z ββtan tan Z 10010in ++= 最优化大作业 学院电子工程学院 专业 学号 姓名 1.第一题 分别用牛顿法和变尺度法求解优化问题. Minf(x)=x12-2x1x2+4x22+x1-3x2. 牛顿法 初始点选择 [2 2]T 迭代步骤 已知目标函数f(X)及其梯度g(X),Hesee矩阵G（X），终止限ε.（1）选定初始点X0；计算f0=f(X0),g0=g(X0);置k=0. （2）计算Hesee矩阵 （3）由方程G k P k=-g k解出P k。 （4）计算X k+1=X k+P k，f k+1=f（X k+1），gk+1=g（X k+1）. （5）判别终止条件是否满足，若满足，则打印结果。否则令k=k+1,转（2）. 实验结果如下： 变尺度法 初始点选择 [0 0]T 迭代步骤 （1）选定初始点X0；计算F0=F(X0),G0=G(X0)；选定初始矩阵H0，要求H0对称正定。置k=0 （2）计算搜索方向P K=-H K G K. （3）作直线搜索X K=1=ls(X K+1),S K=X K+1-X K,y k=g k+1-g k。 （4）判别终止条件是否满足：若满足，则X k+1就是所求的极小点，打印，结束。否则转（5）。 （5）计算H K+1=H K+E K. （6）K=K+1.转（2）。 实验结果如下： 2.第二题 利用外点法和内点法解下列约束问题. minf(x)=(x1-3)2+(x2-2)2 s.t. h(x)=x1+x2-4≤0 外点法 初始点选择 [2 1]T 迭代步骤 给定终止限ε（可取ε=6- 10）. （1）.选定初始点0X ，惩罚因子01>M （可取11=M ）. 惩罚因子放大系数10=C ，置1=k . （2）.假设已获得迭代点1-k X ，以1-k X 为初始点，求解无约束问题 ),(min k M X F . 设其最优点为k X . （3）.若εα≤)(X M k 则k X 就是所要求的最优解，打印输出))(,(k k X f X ，结束； 否则转至过程（4）. （4）.置,1,1+==+k k CM M k k 转至过程（2）. 实验结果如下： 内点法 初始点选择 [2 1]T 6.1 简述天线的功能。 天线应有以下功能: ①天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配。 ②天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性。 ③天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化。 ④天线应有足够的工作频带。 6.2 天线的电参数有哪些？ 方向图参数：主瓣宽度，旁瓣电平，前后比 方向系数 天线效率 增益系数 极化和交叉极化电平 频带宽度 输入阻抗与驻波比 有效长度 6.3 按极化方式划分, 天线有哪几种？ 按天线所辐射的电场的极化形式可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。 6.4 从接收角度讲, 对天线的方向性有哪些要求？ 接收天线的方向性有以下要求: ①主瓣宽度尽可能窄, 以抑制干扰。但如果信号与干扰来自 同一方向, 即使主瓣很窄,也不能抑制干扰; 另一方面, 当来波方向易于变化时, 主瓣太窄则难以保证稳定的接收。因此, 如何选择主瓣宽度, 应根据具体情况而定。 ②旁瓣电平尽可能低。如果干扰方向恰与旁瓣最大方向相同, 则接收噪声功率就会较高, 也就是干扰较大; 对雷达天线而言, 如果旁瓣较大, 则由主瓣所看到的目标与旁瓣所看到的目标会在显示器上相混淆, 造成目标的失落。因此, 在任何情况下, 都希望旁瓣电平尽可能的低。 ③天线方向图中最好能有一个或多个可控制的零点, 以便 将零点对准干扰方向,而且当干扰方向变化时, 零点方向也随之改变, 这也称为零点自动形成技术。 6.8 有一长度为d l的电基本振子,载有振幅为I0、沿+y方向的时谐电 流,试求其方向函数, 并画出在xOy面、xOz面、yOz面的方向图。 F(θ) = sinθ，θ指辐射方向与y轴的夹角 xOy面 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。√ 一、填空 1、充有25.2r =ε介质的无耗同轴传输线，其内、外导体直径分别为mm b mm a 72,22==，传输线上的特性阻抗Ω=__________0Z 。（同轴线的单位分布电容和单位分布电感分别 () () 70120104,F 1085.8,ln 2ln 2--?==?=== πμμεπμ πεm a b L a b C 和m H ) 2、 匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最___________处，在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量，使其反射变小。 3、 平行z 轴放置的电基本振子远场区只有________和________ 两个分量，它们在空间上___________（选填：平行，垂直），在时间上_______________（选填：同相，反相）。 4、 已知某天线在E 平面上的方向函数为()?? ? ??-=4sin 4 sin πθπθF ，其半功率波瓣宽度 _________25.0=θ。 5、 旋转抛物面天线由两部分组成，___________ 把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反射面，而抛物反射面将其投过来的球面波沿抛物面的___________向反射出去，从而获得很强___________。 二、判断 1、传输线可分为长线和短线，传输线长度为3cm ，当信号频率为20GHz 时，该传输线为短线。（ 错） 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。（错 ） 3、由于沿smith 圆图转一圈对应2 λ ，4 λ变换等效于在图上旋转180°，它也等效于通过圆图的中心求 给定阻抗（或导纳）点的镜像，从而得出对 应的导纳（或阻抗）。（ 对） 4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时，则负载能得到信源的最大功率。（ 错） 5、微带线在任何频率下都传输准TEM 波。（ 错） 6、导行波截止波数的平方即2 c k 一定大于或等于零。（ 错） 7、互易的微波网络必具有网络对称性。（错） 8、谐振频率0f 、品质因数0Q 和等效电导0G 是微波谐振器的三个基本参量。（ 对） 9、天线的辐射功率越大，其辐射能力越强。（错 ） 10、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。（错 ） 三、简答题（共19分） 1、提高单级天线效率的方法？（4分） （1）提高天线的辐射电阻; （2）降低损耗电阻。 2、在波导激励中常用哪三种激励方式？（6分） （1）电激励；（2）磁激励：（3）电流激励。 3、从接受角度来讲，对天线的方向性有哪些要求？(9分) （1） 主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰； （2） 旁瓣电平尽可能低；微波技术与天线傅文斌习题答案第4章
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