―微波网络的工作特性参量

1、TE 波和TM 波的最低次模分别为11TE 和 10TM （错）2、将0≠z E 而0=z H 的波称为TE 波 （错）3、描述光纤传输特性主要是色散和损耗 （对）4、辐射电阻越大，有效长度越短，天线的辐射能力越强 （错）5、天线通信的最佳功率max 85.0f f opt = （对）6、智能天线技术使得空分多址（SDMA ）成为可能 （对）7、若无耗线处于行波状态时，则终端反射系数为11=Γ，且0Z Z in =（错）8、相速度可以用来表示波能量的传输速度 （错）9、多径效应造成了天线系统传输过程中信号的衰落 （对）10、天线接收的功率可分为三个部分：接收天线的再辐射功率、负载吸收的功率和媒质的损耗功率。

（对）(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。

(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(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。

(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 ⎛⎫⎛⎫≤--≤ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭。

一、简答题：1、如何判断长线和短线？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，（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2、均匀长线有几种工作状态？条件是什么？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3、什么是波导中的模式简并？矩形波导和园波导中的简并有什么不同？不同模式具有相同的特性（传输）参量叫做模式简并。

矩形波导中，TEmn与TMmn（m、n均不为零）互为模式简并。

圆波导的简并有两种，一种是极化简并。

其二是模式简并4、说明二端口网络S参量的物理意义？S11,1端口接源，2端口接匹配负载，1端口的电压反射系数；S22：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口的电压反射系数；S12：2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；S21：1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；5、什么是传输线的特性阻抗？什么是传输线的输入阻抗？特征阻抗：表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。

特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。

输入阻抗：四端网络、传输线、电子电路等的输入端口所呈现的阻抗。

实质上是个等效阻抗。

只有确定了输入阻抗，才能进行阻抗匹配，从信号源、传感器等获取输入信号。

6、什么是半波振子天线？单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。

两个或多个半波振子可组成双极化和多极化天线，单极化天线只能表示当个方向，垂直极化是最常用的，用垂直极化和水平极化就可以组成全向天线。

二、填空题：1、从传输线方程看，传输线上任一点处的电压和电位都等于该处相应的入射波与反射波的叠加。

思考题1.1 什么是微波？微波有什么特点？1.2 试举出在日常生活中微波应用的例子。

1.3 微波波段是怎样划分的？1.4 简述微波技术未来的发展状况。

2.1何谓分布参数？何谓均匀无损耗传输线？2.2 传输线长度为10cm，当信号频率为9375MHz时，此传输线属长线还是短线？10cm，当信号频率为150KHz时，此传输线属长线还是短线？2.4传输线特性阻抗的定义是什么？输入阻抗的定义是什么？2.5什么是反射系数、驻波系数和行波系数？2.6传输线有哪几种工作状态？相应的条件是什么？有什么特点？3.1何谓矩形波导？矩形波导传输哪些模式？3.2何谓圆波导？圆波导传输哪些模式？？3.3矩形波导单模传输的条件是什么？3.4何谓带状线？带状线传输哪些模式？3.5何谓微带线？微带线传输哪些模式？何谓截止波长？何谓简并模？工作波长大于或小于截止波长，电磁波的特性有何不同？3.7 矩形波导TE10模的场分布有何特点？3.8何谓同轴线？传输哪些模式？波导具有高通滤波器的特性？3.10 TE波、TM波的特点是什么？3.11何谓波的色散？3.12任何定义波导的波阻抗？分别写出TE波、TM波波阻抗与TEM波波阻抗之间的关系式。

4.1为什么微波网络方法是研究微波电路的重要手段？4.2微波网络与低频网络相比有哪些异同？4.3网络参考面选择的要求有什么？4.4表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特性及其相互间的关系？4.5二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？4.6微波网络工作特性参量与网络参量有何关系？4.7常用的微波网络有哪些？对应的网络特性参量是什么？4.8微波网络的信号流图是什么？简要概述信号流图化简法则有哪些？5.1试述旋转式移相器的工作原理，并说明其特点。

5.2试分别叙述矩形波导中的接触式和抗流式接头的特点。

5.3试从物理概念上定性地说明：阶梯式阻抗变换器为何能使传输线得到较好的匹配。

5.4在矩形波导中，两个带有抗流槽的法兰盘是否可以对接使用?5.5微波元件中的不连续性的作用和影响是什么?5.6利用矩形波导可以构成什么性质的滤波器?5.7试说明空腔谐振器具有多谐性，采用哪些措施可以使腔体工作于一种模式?5.8欲用空腔谐振器测介质材料的相对介电常数，试简述其基本原理和方法。

微波技术复习题如图1所示网络，。

022Z R =当终端接匹配负载时，要求输入端匹配。

试求：(1)电阻R1的取值；(2)网络的工作特性参量：电压传输系数T ；插入衰减L(dB)以及插入相移θ。

图1 某微波网络1 二口网络的级联如图所示。

写出参考面T 1、T 2之间的组合网络的A 参量。

（参考面T 1处即组合网络的端口1，参考面T 2处即组合网络的端口2）解 []⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1j 011B A []⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=θθθθcos sin 1j sin j cos 002Z Z A Z[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1j 013B A[][][][]321A A A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+=1j 01cos sin sin 1j j sin j cos 000B BZ Z B Z θθθθθZ 0βlT 1j Bj BZ 0Z 0T 2ZZ 0⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=θθθθθθθθsin cos cos sin sin 11j sin j sin cos 00000BZ BZ B Z B Z BZ （l βθ=）24 如下图所示网络，试计算下列工作特性参量（1）输入驻波比ρ（2）电压传输系数Τ（3）插入衰减L（dB）（4）插入相移θ1 尺寸为2mm 04.3414.72⨯的JB-32矩形波导，问： （1）当cm 6=λ时波导中能传输哪些波型？ （2）写出该波导的单模工作条件。

1 解 （1）矩形波导的导行条件是222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛<b n a m λ依题意，cm 6=λ，cm 214.7=a ，cm 404.3=b当0,1==n m 时得a 26<； 当1,1==n m 时得1570.62622=+<ba ab当2,1==n m 时得3130.342622>+>ba ab ； 当0,2==n m 时得a <6；当1,2==n m 时得 4.951342622=+>ba ab因此，可传输的波型是：TE 10，TE 11，TM 11，TE 20（2）单模传输条件是a a 2<<λ，即14.428cm cm 214.7<<λ2尺寸为2mm 04.3414.72⨯的JB-32矩形波导，问：（1）当cm 6=λ时，能传输哪些波型？（2）测得10TE 波两相邻波节的距离为cm 4.10，?=p λ，?=λ解 （1）计算部分波型的截止波长，得10TE 波的=c λ14.428cm ；20TE 波的=c λ7.214cm ；01TE 波的=c λ 6.808 cm ；11TE 、11TM 波的=c λ 6.157 cm ；21TE 、21TM 波的=c λ 4.951 cm 。

1第二章微波网络特性参量微波网络特性参量分为固有特性参量和工作特性参量。

固有特性参量是描述微波接头的固有特性的，它不会随着各端口端接条件的改变而变化；而工作特性参量则描述了网络在一定端接条件下的传输特性。

下面我们首先讨论微波网络的固有特性参量。

2.1微波网络的固有特性参量已经知道，任何微波接头都可以等效或转换成微波网络，对于一定结构的接头必有相应的固有性质。

将用以下矩阵来描述其固有性质，这些矩阵称为网络参量矩阵。

更详细地，对几种矩阵进行分类，分为电路参量和波参量，以网络各端口的端接电压V 和端接电流I 为基础定义的参量称为电路参量，以网络各端口的归一化入射波和归一化反射波为基础定义的参量称为波参量。

下面分别进行讨论。

2.1.1电路参量［Z ］、［Y ］和［A ］有了TEM 和非TEM 导波的等效电压和等效电流，我们即可应用电路理论的阻抗和导纳矩阵，来建立微波网络各端口的电压和电流的关系，进而描述微波网络的特性，这种描述方法在讨论诸如耦合器和滤波器之类无源元件的设计时十分有用。

1、阻抗和导纳矩阵考虑如图2.1-1所示任意N端口微波网络，图2.1-1任意N 端口微波网络图2.1-1中的各端口可以是任意形式的传输线或单模波导的等效传输线；若网络的某端口是传输多个模的波导，则在该端口应为多对等效传输线。

定义第i 端口参考面t i 处的等效入射波电压和电流为++i i I V 、，反射波电压和电流为−−i i I V 、，得到第I 端的总电压和总电流为−+−+−=+=i i i i i i I I I V V V ,(2.1-1)此N 端口微波网络的阻抗矩阵方程则为2⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡N N N N I I Z Z Z Z Z V V V M L L M M M L M I Z 21NN 1211121121(2.1.1-2)或者]][[][I Z V =同样可以得到导纳矩阵方程为111211122211NN Y N N N N Y Y Y I V I V Y I V Y ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦L M M M M M L L (2.1.1-3)或者]][[][V Y I =[Z]和[Y]矩阵互为逆矩阵：1][][−=Z Y (2.1.1-4)阻抗参数Z ij 为0,k iij jI k jV Z I =≠=(2.1.1-5)说明，ij Z 是所有其它端口都开路时（因此0k I =，k j ≠）用电流j I 激励端口j ，测量端口i 的开路电压而求得。

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。