当前位置:文档之家› 微波技术与天线期末复习

微波技术与天线期末复习

微波技术 与天线
期末复习
一、填空题(不写解答过程,将正确的答案写在每小题的 空格内。每小空格1分,大空格2分。错填或不填均无分。 共30分): 1、传输线的工作特性参数主要有 传输线的工作特性参数主要有 特性阻抗 、 常数 、 相速 和波长 。 传播
2、驻波比的取值范围为 驻波比的取值范围为 1≤ρ<∞ ;当传输线上全 1≤ρ< 反射时, 此时驻波比ρ 反射时,反射系数 1 ,此时驻波比ρ= ∞ 。 α γ α j α 称为衰减常数 3、= +β中称为 传播常数 , 称为衰减常数、它表示 衰减常数、 传输线上波行进单位长度幅值的变化 , β 称为 相移常 它表示传输线上波行进单位长度相位的变化 传输线上波行进单位长度相位的变化。 数,它表示传输线上波行进单位长度相位的变化。 4、特性阻抗50欧的均匀传输线终端接负载Z1为20j欧、50 特性阻抗50欧的均匀传输线终端接负载Z 20j欧 50欧的均匀传输线终端接负载 20欧时 传输线上分别形成① 欧时, 欧,20欧时,传输线上分别形成① 纯驻波 ② 纯 行波 ③ 行驻波 。
Z1 = Z 0
纯驻波状态的负载: 纯驻波状态的负载: (1)终端短路,即 Z = 0 终端短路, 1 (2)终端开路,即 Z = ∞ 终端开路, 1 终端接纯电抗(电容或电感), ),即 (3)终端接纯电抗(电容或电感),即
Z1 = jX
行驻波状态的负载: 行驻波状态的负载: (1)当负载阻抗为大于特性阻抗的纯电阻时 当负载阻抗为大于特性阻抗的纯电阻时, (1)当负载阻抗为大于特性阻抗的纯电阻时,终端为 电压波腹、电流波节点; 电压波腹、电流波节点;当负载阻抗为小于特性阻 抗的纯电阻时,终端为电压波节、电流波腹点; 抗的纯电阻时,终端为电压波节、电流波腹点; (2)当终端接一感性负载时,在终端既不是电压的波 (2)当终端接一感性负载时, 当终端接一感性负载时 腹点,也不是电压波节点, 腹点,也不是电压波节点,但离开终端第一个出现的 是电压波腹、电流波节点; 是电压波腹、电流波节点; (3)当终端接一容性负载时,在终端既不是电压的波 (3)当终端接一容性负载时, 当终端接一容性负载时 腹点,也不是电压波节点, 腹点,也不是电压波节点,但离开终端第一个出现的 是电压波节、电流波腹点。 是电压波节、电流波腹点。
3、(10分)无耗传输线有哪三种不同的工作状态?当无耗 (10分 无耗传输线有哪三种不同的工作状态? (10 传输线终端接哪三种负载时,传输线为纯驻波状态? 传输线终端接哪三种负载时,传输线为纯驻波状态? 当无耗传输线终端接哪三种负载时, 当无耗传输线终端接哪三种负载时,传输线为行驻波 状态? 行波状态传输线的特点? 状态? 行波状态传输线的特点? 无耗传输线有三种不同的工作状态: 无耗传输线有三种不同的工作状态: 行波状态; 纯驻波状态; 行驻波状态。 ① 行波状态; ② 纯驻波状态; ③ 行驻波状态。 行波状态传输线的特点: 行波状态传输线的特点: (1)沿线电压和电流的振幅不变,驻波比ρ=1 沿线电压和电流的振幅不变,驻波比ρ (2)线上任意点的电压和电流都同相 (3)传输线上各点输入阻抗均等于传输线的特性阻抗
( ( ( ( ( (
B ); D ); C ); E A F ); ); )。 )。
11、在导行波中 截止波长λc最长的 导行模称为该 11、 截止波长λc最长的 λc 导波系统的主模。 导波系统的主模。矩形波导的主模为 TE10 模, 因为该模式具有场结构简单、 稳定、 因为该模式具有场结构简单、 稳定、频带宽和损 耗小等特点, 耗小等特点, 所以实用时几乎毫无例外地工作在该 模式。 模式。 12、与矩形波导一样,圆波导中也只能传输TE波和TM波; 12、与矩形波导一样,圆波导中也只能传输TE波和TM波 TE波和TM 模是圆波导的主模, TE11 模是圆波导的主模, TM01 模是圆波导第一 个高次模, 模的损耗最低, 个高次模,而 TE01 模的损耗最低,这三种模式 是常用的模式。 是常用的模式。 13、在直角坐标系中,TEM波的分量 Ez 和 Hz 为零;TE 13、在直角坐标系中,TEM波的分量 为零; 波的分量Ez 为零;TM波的分量 为零。 波的分量Ez 为零;TM波的分量 Hz 为零。
1
(3)若 Z = j50Ω ,传输线上的驻波比ρ= 传输线上的驻波比ρ= ∞ 。
7、无耗传输线的终端短路和开路时,电压、电流曲线的 无耗传输线的终端短路和开路时,电压、 无耗传输线的终端短路和开路时 主要区别是终端开路时的电压、 主要区别是终端开路时的电压、电流曲线在终端处为 波腹、 波节; 电压 波腹、 电流 波节;阻抗分布曲线的主要区别 电路, 是终端开路时在终端处的等效一 并联谐振 电路, 电路。 终端短路时在终端处的等效一 串联谐振 电路。 8、一段长度 l(l< / 4)为的短路线和开路线的输入阻抗呈 一段长度 λ 纯电抗: 纯电抗:一段长度 l(l< / 4)为的短路线的输入阻抗为 λ λ 一纯 电感 ;一段长度 l(l< / 4) 为的开路线的输入 阻抗为一纯 电容 。 9、阻抗匹配具有三种不同的含义, 分别是负载阻抗匹配、 阻抗匹配具有三种不同的含义, 分别是负载阻抗匹配、 源阻抗匹配 和 共轭阻抗匹配 ,它们反映了传输 线上三种不同的状态。 线上三种不同的状态。阻抗匹配方法从实现手段上划 /4阻抗变换器法和支节调配器法 阻抗变换器法和支节调配器法。 分有串联 λ/4阻抗变换器法和支节调配器法。支节调 配器法又有 串联单支节调配器 法和 并联调配器 法。
10、圆图中的阻抗一般式为Z=R+jX,传输线特性阻抗为 10、圆图中的阻抗一般式为Z=R+jX, Z=R+jX 根据各点在下图所示的阻抗圆图中的位置, Z0,根据各点在下图所示的阻抗圆图中的位置,判断 其性质。 其性质。
B
短路点 O
A
F D
C
K 开路点 E
①R<Z0,X>0 Z0, R=Z0, ②R=Z0,X<0 ③R>Z0,X=0 Z0, ④R =0 ,X <0 ⑤R<Z0,X=0 Z0, Z0, ⑥R=Z0,X=0
分布电阻R 分布电阻R 分布电感L 分布电感L 分布电容C 分布电容C 分布电导G 分布电导G ——传输线单位长度上的分布参数。 传输线单位长度上的分布参数。 传输线单位长度上的分布参数
频率提高后,导线中所流过的高频电流会产生集肤 频率提高后, 效应,使导线的有效面积减小,高频电阻加大, 效应,使导线的有效面积减小,高频电阻加大,而且沿 线各处都存在损耗,这就是分布电阻效应; 线各处都存在损耗,这就是分布电阻效应; 通高频电流的导线周围存在高频磁场, 通高频电流的导线周围存在高频磁场,这就是分布 电感效应; 电感效应;
Z 0 = 50Ω
Z1
z
Z
1
0
(1)若 Z = 50Ω ,在 z = 8cm 处的输入阻抗 Zin= Zin= 50 Ω; = 50Ω
1
(2)若 Z1 = 0 ,在 z = 2.5cm 处的输入阻抗 Zin= Zin= ∞ Ω;在 z = 5cm 处的输入阻抗 < 2 Zin呈 Zin= Zin= 0 Ω;当 0 z< .5cm 处,Zin呈 当处, Zin呈 感 性,当处, Zin呈 容 性。
在低频电路中,电阻、电容、电感和电导都是以集 在低频电路中,电阻、电容、 总参数的形式出现的, 总参数的形式出现的,连接元件的导线都是理想的短路 可任意延伸或压缩。 线,可任意延伸或压缩。 随着频率的提高,电路元件的辐射损耗、导体损耗 随着频率的提高,电路元件的辐射损耗、 和介质损耗增加,电路元件的参数也随之变化。 和介质损耗增加,电路元件的参数也随之变化。
2、(10分)为什么说TEM波传输线是惟一可以用分布参数 (10分 为什么说TEM波传输线是惟一可以用分布参数 TEM 的理论描述的? 的“路”的理论描述的? 在自由空间或波导中电磁波在传播中, 在自由空间或波导中电磁波在传播中,电场靠磁场 支持,磁场靠电场维系,彼此互为存在的前提。 支持,磁场靠电场维系,彼此互为存在的前提。电场线 和磁场线都是闭合的。 和磁场线都是闭合的。 在TEM波传输线中,t时刻的电场线是从一个导体的 TEM波传输线中, 波传输线中 正电荷发出落到另外一个导体的负电荷上,它们是靠正、 正电荷发出落到另外一个导体的负电荷上,它们是靠正、 负电荷支持的,不是闭合的曲线; 负电荷支持的,不是闭合的曲线; 磁场线是围绕导体的一圈圈封闭曲线, 磁场线是围绕导体的一圈圈封闭曲线,它们是由导 体上的电流激发的; 体上的电流激发的; 在任一时刻电磁场分量都是同相的, 在任一时刻电磁场分量都是同相的,与传输方向正 其横向场随空间横向变化而与静态场完全一样。 交;其横向场随空间横向变化而与静态场完全一样。 所以,TEM波的电场可由单值的电压确定,磁场可 所以,TEM波的电场可由单值的电压确定, 波的电场可由单值的电压确定 由单值电流维系。因此,TEM波传输线是惟一可以用分 由单值电流维系。因此,TEM波传输线是惟一可以用分 布参数的“ 的理论描述的。 布参数的“路”的理论描述的。
5、下图为无耗终端开路线的驻波特性图, 下图为无耗终端开路线的驻波特性图, O’ 位置是 终端开路处, 终端开路处,短路线的作用是 等效在终端接无限大 阻抗即终端开路 。
α
6、有均匀传输线特性阻抗为50Ω,线上工作波长为 有均匀传输线特性阻抗为50Ω, 有均匀传输线特性阻抗为50Ω 10cm,如图所示: 10cm,如图所示:
又由于两线间有电压,故两线间存在高频电场, 又由于两线间有电压,故两线间存在高频电场, 这就是分布电容效应; 这就是分布电容效应; 由于两线间的介质并非理想介质而存在漏电流, 由于两线间的介质并非理想介质而存在漏电流,这 相当于两线间并联一个电导,这就是分布电导效应。 相当于两线间并联一个电导,这就是分布电导效应。 由于传输线的分布参数效应,使传输线上的电压、 由于传输线的分布参数效应,使传输线上的电压、 电流不仅是时间的函数,而且是空间位置的函数。 电流不仅是时间的函数,而且是空间位置的函数。 所以,除了传输TEM波的传输线可由单值的电压确 所以,除了传输TEM波的传输线可由单值的电压确 TEM 磁场可由单值电流维系, 定,磁场可由单值电流维系,大部分的传输线都没有确 切的电压、电流的意义, 切的电压、电流的意义,并且也没有在空间可以单另分 开的电感、电容、电阻等元件, 开的电感、电容、电阻等元件,它们也都需要从电磁场 的理论出发讨论传输线的传输特性。 的理论出发讨论传输线的传输特性。低频电流的本质属 于短线,在其上的电磁场分布因其是静态场的,所以才 于短线,在其上的电磁场分布因其是静态场的, 有静态场的概念来描述,而微波传输线为长线, 有静态场的概念来描述,而微波传输线为长线,不能用 静态场的概念描述。 静态场的概念描述。电磁场理论都能够阐述这两种情况
相关主题