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1、微波技术与天线复习提纲(含)微波技术与天线复习纲要一、思虑题1. 什么是微波？微波有什么特色？答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频次范围从300MHZ到3000GHZ，波长从0.1mm到1m；微波的特色：似光性、穿透性、宽频带特征、热效应特征、散射特征、抗低频扰乱特征、视距流传性、散布参数的不确立性、电磁兼容和电磁环境污染。2. 试解说一下长线的物理观点，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有哪些？一般是采纳哪些物理量来描绘？答：长线是指传输线的几何长度与工作波长对比较的的传输线；以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰败；主要描绘的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数
2、和驻波系数。3. 均匀传输线怎样成立等效电路，等效电路中各个等效元件怎样定义？4. 均匀传输线方程通解的含义5. 怎样求得传输线方程的解？6. 试解说传输线的工作特征参数（特征阻抗、流传常数、相速和波长）答：传输线的工作特征参数主要有特色阻抗Z0，传输常数，相速及波长。1) 特色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RjwL2）负值，其表达式为Z0,它仅由自己的散布参数决定而与负载及信号源没关；GjwC传输常数j是描绘传输线上导行波的衰减和相移的参数，此中，和分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为(RjwL)(GjwC);3)传输线上电压、电vp流入射波
3、（或反射波）的等相位面沿流传方向流传的速度称为相速，即；4）传输线上电磁波的波长与自由空间波长0的关系20。r7. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是怎样定义的，有何特色，并剖析三者之间的关系答：输入阻抗：传输线上任一点的阻抗Zin定义为该点的电压和电流之比，与导波Z1jZ0tanz系统的状态特性无关，Zin(z)Z0jZ1tanzZ0反射系数：传输线上随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，关于无耗传输线，它的表达式为(z)Z1Z0ej2z|1|j(2z)Z1Z0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
4、抗的关系：当传输线的特征阻抗一准时，输入阻抗与反射系数一一对应，所以，输入阻抗可经过反射系数的丈量来确立；当Z1Z0时，1=0，此时传输线上任一点的反射系数都等于0，称之为负载般配。驻波比与反射系数的关系：1|1|，驻波比的取值范围是1；当传输线上无反1|1|射时，驻波比为1，当传输线全反射时，驻波比趋于无量大。明显，驻波比反应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。8. 均匀传输线输入阻抗的特征，与哪些参数相关？9. 均匀传输线反射系数的特征10. 简述传输线的行波状态，驻波状态和行驻波状态。11. 什么是行波状态，行波状态的特色12. 什么是驻波状态，驻波状态的特征13.
5、 剖析无耗传输线呈纯驻波状态时终端可接哪几种负载，各自对应的电压电流分布14. 介绍传输功率、回波消耗、插入消耗15. 阻抗般配的意义，阻抗般配有哪三者种类，并说明这三种般配怎样实现？16. 负载获取最大输出功率时，负载与源阻抗间关系：ZinZg*。17.史密斯圆图是求解均匀传输线相关阻抗般配和功率般配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实部和虚部的等值线簇与反射系数的幅和模角等值线簇，全部这些等值线都是圆或圆弧，故也称阻抗圆图或导纳圆图。导纳圆图能够经过对阻抗圆图旋转180获取。阻抗圆图的上半部分呈感性，下半部分呈容性。Smith圆图与实轴左侧的交点为短路点，与横轴右
6、侧的交点为开路点。Smith圆图实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，右半轴上的点为电压波腹点。在传输线上负载向电源方向挪动时，对应在圆图上应顺时针旋转，反之在传输线上电源向负载方向挪动时，对应在圆图上应逆时针旋转。18. TEM、TE和TM波是怎样定义的？什么是波导的截止性？分别说明矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线的主模是什么？答：1）TE波，TM波，TEM波是属于电磁波的三种模式。TE波指电矢量与流传方向垂直，或许说流传方向上没有电矢量。TM波是指磁矢量与流传方向垂直。TEM波指电矢量和磁矢量都与流传方向垂直；2）kc是与波导横截面尺寸、形状及传输模式相关的一个参量，当
7、相移常数=0时，意味导波系统不再流传，亦称为截止,此时kck，故将kc称为截止波数3）矩形波导的主模是TE10模；圆波导的主模是TE11模；同轴线的主模是TEM模；带状线的主模是TEM模；微带线的主模是准TEM模。19. 简述述矩形波导传输特征的主要参数定义：相移常数，截止波长，截止波数，波导波长，相速度，TE波和TM波的波阻抗1）相移常数和截止波数：相移常数和截止波数kc的关系是k2kc2c2）相速vp：电磁波的等相位面挪动速度称为相速，即vpurrkc2k213）波导波长g：导行波的波长称为波导波长，它与波数的关系式为g2crrk1kc2/k24）波阻抗：某个波形的横向电场和横向磁场之比，
8、即EtZHt20. 导波系统中截止波长、工作波长和波导波长的差别。答：导行波的波长称为波导波长，用g表示，它与波数的关系式为221gk1kc2/k2此中，2/k为工作波长。21.为何空心的金属波导内不可以流传TEM波？答：空心金属波导内不可以存在TEM波。这是因为：假如内部存在TEM波，则要求磁场完全在波导的横截面内，并且是闭合曲线。有麦克斯韦第一方程可知，闭合曲线上磁场的积分等于与曲线订交链的电流。因为空心金属波导中不存在轴向即流传方向的传导电流，故必需求有流传方向的位移电流，由位移电流的定义式可知，要求必定有电场存在，明显这个结论与TEM波的定义相矛盾，所以，规则金属内不可以传输TEM波。
9、22. 圆波导中的主模为TE11模，轴对称模为TM01模，低消耗模为TE01模。23. 说明圆波导中TE01模为何拥有低消耗特征。答：TE01模磁场只有径向和轴向重量，故波导管壁电流无纵向重量，只有周向电流。所以当传输功率一准时，跟着频次高升，管壁的热消耗将单一降落，故其消耗相对其余模式来说是低的，故可将工作在TE01模的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高Q值的谐振腔。24. 什么叫模式简并现象？矩形波的和圆波导的模式简并有何异同？答：波导中的电磁波是各样TMmn模和TEmn模的各样线性组合，m为x方向变化的半周期数，n是y方向变化的半周期数；假如当两个模式TMmn和TEmn的截止波长相等时
10、，也就说明这两种模式在矩形波导里出现的可能性相同，这类现象就叫做简并。25. 解说圆波导中的模式简并和极化简并26. 为何一般矩形（主模工作条件下）丈量线探针开槽开在波导宽壁的中心线上？27.带状线传输主模TEM模时，一定克制高次模TE模和TM模；微带线的高次模有波导模式和表面波模式。28. 微带线的特征阻抗跟着w/h的增大而减小。相同尺寸的条件下，r越大,特征阻抗越小。29. 微波网络基础中，怎样将波导管等效成平行传输线的？30. 列出微波等效电路网络常用有5种等效电路的矩阵表示，并说明矩阵中的参数是怎样丈量获取的。31. S参数怎样丈量。32. 二端口网络的S参数（S11，S12，S21，
11、S22）的物理意义。33.多口网络S矩阵的性质：网络互易有STS，网络无耗有SSI，网络对称时有SiiSjj。34. 阻抗般配元器件的定义，作用，并举例说明有哪些阻抗般配元件。35.写出理想的双口元件的S矩阵，理想衰减器的S=0ell，理想相移e0器S=0ej，理想隔绝器00j0S=。e1036. 功率分派元器件的定义，并举例说明有哪些？答：将一路微波功率按比率分红几路的元件称为功率分派元件，主要包含定向耦合器、功率分派器以及各样微波分支器件。37.简述双分支定向耦合器的工作原理，并写出3dB双分支定向耦合器的S矩阵。答：假定输入电压信号从端口“”经A点输入，则到的D点的信号有两路，一路由分支
12、线直抵，其波行程为g/4，另一路由ABCD，波行程为3g/4,；故两条路径抵达的波行程差为g/2，相应的相位差为，即相位相反。所以若选择适合的特征阻抗，使抵达的两路信号的振幅相等，则端口“”处的两路信号互相抵消，进而实现隔绝。相同由AC的两路信号为同相信号，故在端口“”有耦合输出信号，即端口“”为耦合端。耦合端输出信号的大小相同取决于各线的特征阻抗。0j101j001S100j201j038. 简述天线的定义和功能答：用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。基本功能：1）天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量；2）天线拥有方向性；3）天线有适合的极化。4）天线应有足够的工作频带。39. 简述天线近场区和远场区的特色答：近区场：ErjIl22cos，EjIl32sin，HIl2sin4r04r04r在近区,电场E和Er与静电场问题中的电偶极子的电场相像,磁场H和恒定电流场问题中的电流元的磁场相像,所以近区场称为准静态场。因为场强与1/r的高次方成正比,所以近区场随距离的增大而快速减小,即离天线较远时,可以为近区场近似为零。
