11微波技术复习(答案史密斯圆图版)

安徽大学 2011 — 2012 学年第 2 学期 《 微波技术 》考试试卷（A 卷）（闭卷 时间120分钟）院/系 年级 专业 姓名 学号一、选择题（每小题3分，共15分）1. 根据如图1所示的史密斯阻抗圆图，电压驻波最大点位于( )。

(a) BC 段 (b) AB 段(c) AC 段 (d) BD 段图12. 特性阻抗为0Z 的无耗传输线，终端负载为纯感抗L L jX Z =,现用一段小于4λ的短路线等效此电感，则其长度为( )。

(a)02Z X arcctgL λπ(b)02Z X arcctg L πλ (c) 02Z X arctg L λπ3. 在空腔谐振器中电场占优势的区域将腔向外拉出一小体积V ∆, 则谐振器频率将( )。

(a) 升高； (b) 降低; (c) 不变4. 矩形金属波导谐振腔的主模是( )。

(a) TE 101 (b) TE 01 (c) TE 011 (d) TE 105. 带状线的主模是( )。

(a) TE (b) TM (c) TEM二、填空题（每空1分，共20分）1.2. 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=50L Z ，则终端电压反3. 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 Ve V ：4. 微波网络的五套参量为、、___散射矩阵______ 、__转移矩阵_______和_传输矩阵________。

5.微波谐振器的基本参数为__谐振波长或谐振频率________ 、和____。

6. 三端口网络不可能同时实现_互易_________、____无耗______和__完全匹配________。

7. 互易网络[S]矩阵具有_对称性_________、无耗网络射[S]阵具有__幺正性________。

三、证明题（10分）证明互易无耗二端口网络的11S 、11ϕ和22ϕ确定后，网络的所有散射参数就被完全确定。

第二章习题参考答案同轴线、双导线和平行板传输线的分布参数注：媒质的复介电常数εεε''-'=i ，导体的表面电阻ss R σδσωμ1221=⎪⎭⎫⎝⎛=。

本章有关常用公式：)](1[)()]()([122)()](1)[()()(22)(00000000d Z d V d V d V Z e Z Z I V e Z Z I V d I d d V d V d V e Z I V e Z I V d V d j L L d j L L dj L L d j L L Γ-=-=--+=Γ+=+=-++=+-+-+-+-ββββ )2(2200200)(d j L d j L dj L L d j L L L L L e e e Z Z Z Z e Z I V Z I V VV d βφβββ----+-Γ=Γ=+-=+-==ΓL Lj L j L L L L L e e Z Z Z Z Z Z Z Z φφΓ=+-=+-=Γ0000dtg jZ Z dtg jZ Z Z d Z L L in ββ++=000)()(1)(1)()()(0d d Z d I d V d Z in Γ-Γ+==LL VV VSWR Γ-Γ+==11minmax2.1无耗或者低耗线的特性阻抗为110C L Z = 平行双导线的特性阻抗：aDa a D D a a D D Z r r rln 11202)2(ln 11202)2(ln 112222000εεεμεπ≈-+=-+=已知平行双导线的直径mm a 22=，间距cm D 10=，周围介质为空气（1=r ε），所以特性阻抗)(6.5521100ln 120ln11200Ω==≈a D Z rε 同轴线的特性阻抗：ab a b Z r rln 60ln 121000εεμεπ==已知同轴线外导体的内直径2mm b 23=，内导体的外直径2mm a 10=，中间填充空气(1=r ε)：特性阻抗)(50210223ln 60ln 600Ω===abZ r ε中间填充介质(25.2=r ε)：特性阻抗)(3.33210223ln 25.260ln 600Ω===a b Z r ε2.2对于无耗传输线线有相位常数μεωωβ===k C L 11，所以可求出相速度v k C L v p =====μεωβω1111，等于电磁波的传播速度。

《微波技术基础》期末试题一与参考答案一、选择填空题（每题 3 分，共30 分）1.下面哪种应用未使用微波（第一章）b（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（第二章）b（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（第三章）b（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（第三章）b5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为（第三章）b（a）（b）（c）6.均匀无耗传输线的工作状态有三种，分别为行波、驻波和行驻波。

（第二章）Z L 0L 7.耦合微带线中奇模激励的对称面是 电 壁，偶模激励的对称面是 磁 壁。

（第三章）8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、 导纳 参量、 传输 参量、散射参量和 转移参量。

9.衰减器有吸收衰减器、 截止衰减器和 极化衰减器三种。

10.微波谐振器基本参量有 谐振波长 、 固有品质因数 和等效电导衰减器三种。

二、传输线理论工作状态（7 分）（第二章）在特性阻抗Z 0=200Ω的传输线上，测得电压驻波比ρ=2，终端为电压波节点，传输线上电压最大值 U max =10V ，求终端反射系数、负载阻抗和负载上消耗的功率。

解： Γ = ρ -1 = 12ρ +1 3由于终端为电压波节点，因此Γ =- 123由Γ =Z L - Z 0= - 12+ Z 3 可得，Z L =100Ω 负载吸收功率为P 2Z 0 ρ三、Smith 圆图（10 分）（第二章）已知传输线特性阻抗Z 0=75Ω，负载阻抗Z L =75+j100Ω，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与负载的距离和传输线的输入阻抗Z 0Z L解：由工作频率为900 MHz，可得λ=1 m 3而线长为l=0.3λ1.计算归一化负载阻抗ZL=ZLZ= 1+j1.33在阻抗圆图上找到 A 点。

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？(R + jwL )(G + jwC ) 0 r6. 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 Z 0 =负载及信号源无关；,它仅由自身的分布参数决定而与2）传输常数=+ j 是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，和分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为= ;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v p =为相速，即 ；4）传输线上电磁波的波长与自由空间波长 的关系= 2=。

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， Z(z ) = Z Z 1 + jZ 0 tan z in 0 Z 0 + jZ 1 tan z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Γ(z ) = Z 1 - Z0 e - j 2z =| Γ | j (-2z )Z + Z 11 0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。

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： 。

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、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）。

8、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。

9、矩形波导的管壁电流的特点是：（1）、（2）、（3）。

10、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。

11、圆波导中的主模为，轴对称模为，低损耗模为。

2011年微波技术与天线复习题一．填空题（每题2分，共20分）1．微波通常是指波长从300MHz ～300GHz （即波长在1m-1mm ） 到 的电磁波。

2．在微波工程中，C 波段是指 厘米波，χ 波段是指 厘米波。

3．常用的三种类型微波传输线分别为 双导体传输线 传输线，波导：均匀填充介质的金属波导管 传输线和 介质传输线 传输线。

4．电波传输的三种形式分别为 波， 波和 波。

1、对于低于微波频率的无线电波的分析，常用电路分析法；对于微波用场分析法来研究系统内部结构。

2、微波传输线大致可分为三种类型：双导体传输线、波导和介质传输线。

3、无耗传输线的阻抗具有λ/2重复性和λ/4阻抗变换特性两个重要性质。

4、共轭匹配的定义为：当*g in Z Z =时，负载能得到最大功率值gE P R g41212max =。

5、高波导的宽边尺寸a 与窄边尺寸b 之间的关系为b>a/2.6、微带传输线的基本结构有两种形式：带状线和微带线，其衰减主要是由导体损耗和介质损耗引起的。

7、建立在等效电压、等效电流和等效特性阻抗基础上的传输线称为等效传输线。

8、极化方式主要有椭圆极化、圆极化和线极化三种方式。

9、横向尺寸远小于纵向尺寸并小于波长的细长结构的天线称为线天线。

10、 在无线电波传输过程中，产生失真的原因主要有媒质的色散效应和随机多径传输效应。

11、若传输线的传播常数γ为复数，则其实部称为衰减常数，量纲为奈培/米(Np/m)或者分贝/米(dB/m)，它主要由导体损耗和介质损耗产生的；虚部称为相位常数，量纲为弧度/米(rad/m)，它体现了微波传输线中的波动过程。

12、微波传输线中相速度是等相位面移动的速度，而群速度则代表能量移动的速度，所以相速度可以大于光速，而群速度只能小于或等于光速，且相速度和群速度的乘积等于光速的平方或c 2 13、 在阻抗圆图中，上半圆的阻抗呈感性，下半圆的阻抗呈容性，单位圆上为归一化电阻零，实轴上为归一化电抗零。

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。

(通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。

)特点: 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。

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？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？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）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6. 阻抗匹配的意义，阻抗匹配有哪三者类型，并说明这三种匹配如何实现？7. 史密斯圆图是求解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，而特征参数和，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。

8. TEM、TE 和TM 波是如何定义的？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？9. 描述波导传输特性的主要参数有哪些，如何定义？10.为什么空心的金属波导内不能传播TEM波？试说明为什么规则金属波导内不能传输TEM波？答：如果内部存在TEM波，则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。

微波大作业Smith圆图的应用微波大作业班级：作者：应用史密斯圆图提取慢波微带线特征阻抗方法摘要：慢波微带线的多种不连续性和相邻慢波单元的耦合影响了特征阻抗的准确计算,因此在慢波微带线的设计阶段需要一种手段来提取其特征阻抗。

提出一种利用史密斯圆图提取慢波微带线特征阻抗的方法,该方法通过观察慢波微带线的反射系数在史密斯圆图中的图像估计其特征阻抗的大小,并通过反射系数极值计算特征阻抗。

以梳状慢波微带线为例检验该方法,特征阻抗的提取结果与利用S参数提取的结果十分接近,从而证明该方法是一种可行的慢波微带线特征阻抗提取方法。

关键词：慢波微带线特征阻抗史密斯圆图1.引言在微波集成电路活单片微波集成电路中，电路的小型化是有限考虑的设计目标。

慢波微带线可以提高所传到的电磁波的相位常数β，今儿缩短单位电长度微带线的物理长度，一次成为射频器件小型化的一种长度。

慢波微带线的主要特性参量有特征阻抗Zc和相位常数β。

相位常数可以直接测量，儿特征阻抗需要通过间接手段获得。

一般是先计算微带线分布参数和其不连续性引起的寄生参数。

由于寄生参数的计算是基于近似公式并且常常忽略相邻慢波单元的耦合，所以分布参数的计算结果存在误差，进而影响到特征阻抗的精确计算。

因为对特征阻抗的计算存在误差，所以在慢波微带线设计阶段就需要一种手段来估计算结果。

而通过反射系数在史密斯圆图上的图像来提取特征阻抗，恰恰可以解决这个问题2.史密斯圆图的原理史密斯圆图是由菲利普·史密斯(Phillip Smith)于1939年发明的，当时他在美国的RCA公司工作。

一年後，一位名为Kurakawa的日本工程师也声称发明了这种图表。

史密斯曾说过，“在我能够使用计算尺的时候，我对以图表方式来表达数学上的关联很有兴趣”。

史密斯圆图基本在于以下的算式当中的Γ代表其线路的反射系数(reflection coefficient)，即S参数（S-parameter）里的S11，ZL是归一负载值，即ZL / Z0。

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0Z =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γ3)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2πλβ==。

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 zββ+=+ 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。