微波技术与天线复习大纲(DOC).docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑微波技术与天线复习大纲(DOC) 微波技术与天线复习大纲 绪论 一、根本概念 1、 什么是微波，微波的波段如何划分？ 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 通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段 2、微波有何特点及特性？ 答：似光性；穿透性；宽频带特性；热效应性；散射性；抗低频干扰性；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 第一章 平匀传输线理论 一、根本概念 1、 什么是微波传输线（或导波系统）？ 答：微波传输线（或导波系统）是用以传输信息和能量的各种形式的传输系统的总称它的作用是引导电磁波沿确定的方向传输，因此又称为导波系统，它所引导的电磁波称为导行波 2、 什么是平匀传输线，它是如何分类的？ 答：截面尺寸、外形、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统成为规矩导波系统或平匀传输线 可大致分为三种类型： （1）双导体传输线（或TEM波传输线）；由两根或两根以上的平行导体构成，主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。

由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波，所以又称为TEM波传输线 （2）波导：平匀填充介质的金属波导管，主要包括矩形波导，圆波导、脊形波导和椭圆波导等 （3）介质传输线：因电磁波沿此类传输线外观传播，故又称为外观波波导，主要包括介质波导，镜像线和单根外观波传输线等 二、计算题（一般是课后练习题） 1.1 设一特性阻抗为50Ω的平匀传输线终端接负载R1=100Ω，求负载反射系数在负载0.2，0.25及0.5处的输入阻抗及反射系数分别为多少？ 解：， ，， 由于，，故当分别为0.2，0.25及0.5时有： ， 将上述所算得的反射系数带入求输入阻抗的公式那么有 （化简洁） 1.4 有一特性阻抗=50Ω的无耗平匀传输线，导体间的媒质参数=2.25，=1，终接=1Ω的负载当=100MHz时，其线长度为试求： （1）传输线的实际长度2）负载终端反射系数3）输入端反射系数4）输入端阻抗 解：先求波长，欲求波长应知道波的传播速度（一下简称为波速） 波速 其中，分别是自由空间中电介质常数和磁导率常数，分别是相对电介质常数和相对磁导率常数，为光速。

，，于是， （1）传输线的实际长度 （2）负载终端反射系数 （3）输入端反射系数 （4）输入端阻抗 1.11 设特性阻抗为=50Ω的无耗平匀传输线，终端接有负载阻抗Ω为复阻抗时，可以用一下方法实现阻抗变换器匹配：即在终端或在阻抗变换器前并接一段终端短路线，试分别求这两种处境下阻抗变换器的特性阻抗及短路线长度 解：图(a)中的短路线的输入导纳为 ，， 由，可得到短路线的长度，此时终端等效为纯电阻，即因此阻抗变换器的特性阻抗为 图(b)中的终端负载经过阻抗变换器变换后的输入导纳为，短路线的输入导纳为，由，可得到阻抗变换器的特性阻抗及短路线的长度， 其次章 规矩金属波导 一、根本概念 1、规矩金属波导是用什么方法来分析的？ 答：一般采用场分析的方法，即麦克斯韦方程组加边界条件的方法 2、 试写出金属波导内部的电磁波得志的矢量亥姆霍兹方程 答： 其中 3、试说明为什么规矩金属波导内不能传输TEM波？ 答：假设内部存在TEM波，那么要求磁场应完全在波导的横截面内，而且是闭合曲线。

由麦克斯韦第一方程知，闭合曲线上磁场的积分应等于与曲线相交链的电流由于空心金属波导中不存在轴向（即传播方向）的传导电流，所以必要求有传播方向的位移电流由于位移电流为，这就要求在传播方向有电场存在鲜明，这个结论与TEM波（即不存在传播方向的电场也不存在传播方向的磁场）的定义相互冲突，所以，规矩金属波导内不能传播TEM波 二、计算题（一般是课后练习题） 2.2 矩形波导的横截面尺寸为,,将自由空间波长为、和的信号接入此波导，能否传输？若能，展现哪些模式？ 解：当时信号能传输，矩形波导中各模式的截止波长 ，， 因此，的信号不能传输；的信号能传输工作在主模，的信号能传输，矩形波导存在三种模式 第三章 微波集成传输线 一、根本概念 1、什么是微波集成传输线？ 答：它是由微波技术与半导体器件及集成电路结合而成的，从而产生了集成化的平面布局的微波传输线，集成化的微波传输线称为微波集成传输线 2、微波集成传输线具有何特点？ 答：（1）体积小、重量轻、性能好，一致性号，本金低；（2）具有平面布局，通过调整单一平面尺寸来操纵其传输特性 3、微波集成传输线可分哪几类，各类主要有那些？ 答：（1）准TEM波传输线，主要有微带传输线和共面波导管； （2）非TEM波传输线，主要有槽线、鳍线等； （3）开放式介质波导传输线，主要包括介质波导、镜像波导等； （4）半开放式介质波导，主要包括H形波导，G形波导。

二、计算题（一般是课后练习题） 3.1 微带工作在什么模式？其相速度和光速、带内波长与空间波长分别有什么关系？ 答：微带工作在TEM模下，TM模中最低次模是模，其截止波长为，在模，其截止波长为，其相速度和光速的关系为，带内波长与空间波长的关系为 3.2 一根以聚四乙烯（）为填充介质的带状线，已知,,，求此带状线的特性阻抗及其不展现高次模的最高工作频率 解：根据公式（教材第59页3-1-4）可求得特性阻抗带状线的主模式为TEM模，若尺寸选择不好也会引起高次模，为了抑制高次模，带状线的最短工作波长应得志：，， ，因此，所以其最高工作频率为 3.7 证明耦合系数与奇、偶特性阻抗存在以下关系： 证明：由于，因此有? 3.12 介质波导到模的截止条件是什么？与传统的金属波导相比它有哪些特点？ 答：（圆形）介质波导的也和金属波导一样有截止现象，他们在截止时是简并的，其截止频率均为，式中，是零阶贝塞尔函数的第个根更加地，时，有，，因此当时，（圆形）介质波导可实现单模传输 其优点是： （1）在很宽的频带和较大的直径变化范围内，模的损耗较小； （2）它可以直接由矩形波导的主模鼓舞，而不需要波形变换。

3.13 已知光纤直径，，求单模工作的频率范围 解：由，， ，取，那么 3.14 已知的阶跃光纤，求的单模光纤的直径，并求此光纤的NA 解：取，由得， 另外， 第四章 微波网络根基 一、根本概念 1、什么是微波网络？ 答：在分析电磁场分布根基上，用“路”的分析方法将微波元件用电抗或电阻网络来等效，将波导传输系统用传输线来等效，从而将实际的微波系统简化为微波网络 2、什么是网络分析？ 答：借助于“路”的分析方法，通过分析网络的外部特性，总结出系统的一般传输特性，如功率传递、阻抗匹配等 3、什么是网络综合？ 答：根据微波元件的工作特性设计出要求的微波网络，从而用确定的微波布局来实现 二、计算题（一般是课后练习题） 4.2 试求图示网络的[A]矩阵，并确定不引起附加反射的条件 解：该题可分解为三个网络的级联分别可如教材93页表4-2的“并联导纳”、“短截线”、“并联导纳”这三个网络的A矩阵分别为 ，， 于是， 其中 4.4 试求图示终端接匹配负载时的输入阻抗，并求出输入端匹配的条件 解： — 7 —。