微波技术基础试题2019
廖承恩《微波技术基础》习题解答(最全的版本)
2－11 试证明无耗传输线的负载阻抗为
ZL = Z0 K − jtgβ d min 1 1 − jKtgβ d min 1
ww
证明：因为 Z in ( d ) = Z 0
w.
的距离。
对于无耗线 α = 0, 则得到 Z in ( d ) = Z 0
式中， K 为行波系数， dmin1 为第一个电压驻波最小点至负载
由于行波状态下沿线电压和电流振幅不变，因而 V0+＝Vin＝450V 而 I0+＝V0+/Z0＝1A 所以 AB 段的电压、电流、阻抗表达式为
kh da
课 后
V0+ − j β z e Z0
（图） 解：首先在 BC 段，由于 Z0＝Z01＝600Ω，ZL＝400Ω 且因为 d＝λ/4 所以在 BB’处向右看去，Zin＝Z012/ZL＝6002/400=900Ω 又由于 BB’处有一处负载 R＝900Ω,所以对 AB 段的传输线来说 终端负载为 ZL’＝Zin//R＝450Ω 所以对 AB 段的等效电路为
课
Ω；其输入端电压为 600V、试画出沿线电压、电流和阻抗的振
kh da
Z L − Z0 =-1/3=1/3exp(jπ) ZL + Z0
后
2-10 长度为 3λ/4，特性阻抗为 600 Ω的双导线，端接负载阻抗 300
答 案
Z in (d ) = Z 0
Z L + jZ 0 tg ( βd ) = 38.24+j3.14 Z 0 + jZ L tg ( βd )
ZL = Z0
2 — 12 画出图 2— 1 所示电路沿线电压、电流和阻抗的振幅分布图，
所以 ΓL =
Z L '− Z 02 450 − 450 = =0 Z L '+ Z 02 450 + 450
微波技术复习题
微波技术复习题一、填空题1.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。
2.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c23.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。
4.矩形金属波导(a>b)的主模是TE10，圆形金属波导的主模是TE11，同轴线的主模是TEM。
5.若传输线端接容性负载(ZL =RL+jXL，XL<0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压节点；若端接感性负载(ZL =RL+jXL，XL>0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压腹点。
6.阻抗圆图是由单位电压反射系数坐标系和归一化阻抗坐标系组成的，其中前者又由单位电压反射系数的模值圆和单位电压反射系数的相角射线组成，而后者又由归一化电阻圆和归一化电抗圆组成。
7.在金属波导截止的情况下，TE模的波阻抗呈感性，此时磁储能大于(大于/小于)电储能；TM模的波阻抗呈容性，此时电储能大于(大于/小于)磁储能。
8.微带线的主模为准TEM模，这种模式的主要特征是Hz和Ez都不为零，未加屏蔽时，其损耗包括导体损耗，介质损耗和辐射损耗三部分。
9.特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载RL为j20Ω,50Ω,20Ω时，传输线上分别形成纯驻波，纯行波，行驻波。
10.均匀传输线的特性阻抗为50Ω，线上工作波长为10cm,终端接有负载ZL，ZLzˊ1).若ZL =50Ω，在zˊ=8cm处的输入阻抗Zin=50Ω, 在zˊ=4cm处的输入阻抗Zin=50Ω。
2).若ZL =0，在zˊ=2.5cm处的输入阻抗Zin=∞Ω, 在zˊ=5cm处的输入阻抗Zin=0Ω,当0<zˊ<2.5cm处, Zin 呈感性，当2.5<zˊ<5cm处, Zin呈容性3). 若ZL=j50Ω，传输线上的驻波系数ρ=∞。
微波技术基础期末试题与答案(一)
《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。
《微波技术基础》题集
《微波技术基础》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.微波是指频率为（）的电磁波。
A. 300MHz-300GHzB. 300Hz-300MHzC. 300GHz-300THzD. 300kHz-300MHz2.微波在真空中的传播速度与（）相同。
A. 光速B. 声速C. 电场传播速度D. 磁场传播速度3.微波的主要特性不包括（）。
A. 直线传播B. 穿透性强C. 反射性D. 绕射能力强4.微波传输线主要包括（）。
A. 同轴电缆和光纤B. 双绞线和同轴电缆C. 光纤和波导D. 双绞线和波导5.在微波通信中，常用的天线类型是（）。
A. 偶极子天线B. 抛物面天线C. 环形天线D. 螺旋天线6.微波谐振腔的主要作用是（）。
A. 储存微波能量B. 放大微波信号C. 转换微波频率D. 衰减微波信号7.微波加热的原理是（）。
A. 微波与物体内部的分子振动相互作用B. 微波使物体表面温度升高C. 微波直接转化为热能D. 微波引起物体内部化学反应8.微波在介质中的传播速度与介质的（）有关。
A. 密度B. 介电常数C. 磁导率D. 温度9.微波通信中，为了减少信号的衰减，通常采取的措施是（）。
A. 增加信号频率B. 减小信号功率C. 使用中继站D. 改用光纤通信10.微波测量中，常用的仪器是（）。
A. 示波器B. 微波功率计C. 万用表D. 频谱分析仪（部分功能重叠，但更专用于频率分析）二、填空题（每题2分，共20分）1.微波的频率范围是_________至_________。
2.微波在真空中的传播速度约为_________m/s。
3.微波的_________特性使其在雷达和通信系统中得到广泛应用。
4.微波传输线中，_________具有宽频带、低损耗的特点。
5.微波天线的作用是将微波能量转换为_________或相反。
6.微波加热过程中，物体吸收微波能并将其转化为_________。
7.微波在介质中的衰减主要取决于介质的_________和频率。
微波技术复习题
微波技术复习题一、填空题1.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。
2.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c23.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。
4.矩形金属波导(a>b)的主模是TE10，圆形金属波导的主模是TE11，同轴线的主模是TEM。
5.若传输线端接容性负载(Z L=R L+jX L，X L<0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压节点；若端接感性负载(Z L=R L+jX L，X L>0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压腹点。
6.阻抗圆图是由单位电压反射系数坐标系和归一化阻抗坐标系组成的，其中前者又由单位电压反射系数的模值圆和单位电压反射系数的相角射线组成，而后者又由归一化电阻圆和归一化电抗圆组成。
7.在金属波导截止的情况下，TE模的波阻抗呈感性，此时磁储能大于(大于/小于)电储能；TM模的波阻抗呈容性，此时电储能大于(大于/小于)磁储能。
8.微带线的主模为准TEM模，这种模式的主要特征是Hz和Ez都不为零，未加屏蔽时，其损耗包括导体损耗，介质损耗和辐射损耗三部分。
9.特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载R L为j20Ω,50Ω,20Ω时，传输线上分别形成纯驻波，纯行波，行驻波。
10.均匀传输线的特性阻抗为50Ω，线上工作波长为10cm,终端接有负载Z L，Z Lˊ1).若Z L=50Ω，在zˊ=8cm处的输入阻抗Z in=50Ω, 在zˊ=4cm处的输入阻抗Z in=50Ω。
2).若Z L=0，在zˊ=2.5cm处的输入阻抗Z in=∞Ω, 在zˊ=5cm处的输入阻抗Z in=0Ω,当0<zˊ<2.5cm处, Z in呈感性，当2.5<zˊ<5cm处, Z in呈容性3). 若Z L=j50Ω，传输线上的驻波系数ρ=∞。
微波技术基础期末试题二与参考答案[1]
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1 b 4 ， 1 b 3
bc cd
1 c 4， 1 c 1 d 2 1 d
四． （共 20 分，每小题 10 分）圆图完成（要求写清必要步骤） 1 ． 在 特 性 阻 抗 Z 0 500 的 无 耗 传 输 线 上 ， 测 得 U
六． （10 分）一微波元件的等效网络如图所示，利用网络级联方法计算当 理想传输线 为何值时，网络不引起反射。
解：将等效网络分解为 3 个网络的级联，归一化传输矩阵分别为
cos A 1 j sin
1 j sin ， A2 cos 0
2． 已知传输线的特性阻抗为 50Ω，终端接阻抗为 Z L 25 j 75 的负 载，采用并联单支节匹配，确定支节的位置 d 和长度 l。 解：负载阻抗归一化
Z Z 0.5 j1.5 Z L L 0
在阻抗圆图上找到负载对应的A点，沿等驻波系数圆旋转 180o，得到B点， 可读出负载的归一化导纳为
即当 1、2 端口反相输入时，1、2 端口的输出为零，3 端口有“和”输出，4 端口为零输出。
6
七． （10 分）写出匹配双 T 的 S 矩阵，分析 4 个端口的匹配、隔离、平分 特性；并求当 1、2 端口反相输入时，各个端口的输出为多少？ 解：匹配双 T 的 S 矩阵为
0 0 1 1 0 0 1 S 2 1 1 0 1 1 0
1 1 0 0
匹配特性：如果 3、4 端口匹配，则 1、2 端口自动匹配 隔离特性：由S 12 =S 21 =0，可知 1、2 端口隔离，同理，由S 34 =S 43 =0，可知 3、4 端口隔离， 平分特性： 由S 31 =S 41 =
微波技术考试试题
微波技术考试试题一、选择题（每题 5 分，共 50 分）1、微波的频率范围通常是（）A 300MHz 300GHzB 30MHz 300GHzC 300kHz 300MHzD 3kHz 300MHz2、以下哪种传输线常用于微波频段？（）A 双绞线B 同轴电缆C 光纤D 微带线3、微波在自由空间中的传播速度是（）A 光速B 大于光速C 小于光速D 与频率有关4、矩形波导中，主模是（）A TE10 模B TM10 模C TE01 模D TM01 模5、微波网络中的散射参数 S21 表示（）A 端口 1 到端口 2 的传输系数B 端口 2 到端口 1 的传输系数C 端口 1 的反射系数D 端口 2 的反射系数6、以下哪种器件常用于微波信号的放大？（）A 二极管B 三极管C 场效应管D 电阻7、微波滤波器的主要作用是（）A 放大信号B 衰减信号C 选频D 改变信号相位8、天线的增益表示（）A 天线输入功率与输出功率之比B 天线辐射功率与输入功率之比C 天线在某一方向上的辐射强度与各向同性天线在同一方向上的辐射强度之比 D 天线的效率9、微波谐振腔的品质因数 Q 值越高，说明（）A 储能能力越强B 损耗越大C 带宽越宽D 选择性越差10、以下哪种技术可用于微波测量？（）A 示波器法B 频谱分析法C 网络分析仪法D 以上都是二、填空题（每题 5 分，共 30 分）1、微波的波长与频率的关系是__________。
2、圆波导中常用的模式有__________、＿_________等。
3、微波传输线的特性阻抗与__________、＿_________等因素有关。
4、常见的微波天线类型有__________、＿_________等。
5、微波振荡器的主要性能指标有__________、＿_________等。
6、微波集成电路分为__________和__________两种类型。
三、简答题（每题 10 分，共 20 分）1、简述矩形波导中 TE10 模的场分布特点。
微波技术练习题及答案
工作波长分别为 7 cm，6 cm 和 3 cm 时，波导中可能存在的模式；(3) 当工作波长为 7 cm 时， 主模的波导波长 λg。
3-21 空气圆波导，已知工作波长 λ ＝5mm，要求单模传输，试确定圆波导的半径，并
2-20 在阻抗圆图中，为什么 Vmax 线上的归一化 R 值就是驻波比 ρ 的值？
2-21 试说明导纳圆图与阻抗圆图中的特殊的点、线、面的对应关系。 2-22 实用圆图中有哪些标度？怎样利用圆图求得工作状态量？ 2-23 无耗传输线特性阻抗 Zc ，终端负载阻抗 Z0（或负载导纳 Y0），利用圆图求解： （1）Zc = 50 Ω，Z0 = 200 + j75 Ω，求终端电压反射系数、电压驻波比及驻波相位。 （2）Zc = 100 Ω，Z0 = 80 － j120 Ω，求终端电压反射系数、距离终端最近的电压波节 和波腹点的位置。
习题二
2-1 传输线中可能存在的波有哪些？传输线的特性参量有哪些？ 2-2 什么叫行波状态？形成行波状态的负载状态是什么？此时电压和电流的振幅沿线 的分布情况如何？ 2-3 什么叫纯驻波状态？形成纯驻波状态的负载条件是什么？在纯驻波状态下，电压、 电流的振幅沿线的分布情况怎样？ 2-4 什么叫驻波？接什么样的负载可形成驻波状态？驻波状态下电压、电流的振幅值 沿线的分布规律与纯驻波状态有什么相同点和不同点？ 2-5 分析驻波参量与反射系数的关系。 2-6 请总结传输线共有哪些工作状态参量及这些参量之间的关系。 2-7 如图所示的传输系统中，末端所接负载的阻抗值 Z0=200 Ω ，两段传输线的特性阻
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b3
2 [s] 1
a4
由题意可知
Γ1
a1 b1
Γ2
a2 b2
a3 0 3分
b1
0 0 1 j1b1
b2 Sa 1 0 0 j 12b2
3分
bb43
21 j 0 0 0
j
说明为什么矩形波导存在高通特性？
c
2
2a
m2
n2
a b
k kc c f fc 传输
《微波技术基础》
8。写出如图双口网络的输入反射系数的表达式。
答：
in S1 11S1 2SS2212LL
9. 一段矩形波导，尺寸 ab ， TE10模的散射矩阵如下，
(1). 写出TE mn模的截止波长；
(2).
写出主模
TE
模的场方程；
10
如果选取BJ-32波导( ab7.1 2 4 3.0 4m 42m )，问
(3). 工作波长6cm时波导中能出现哪些波形；
(4). 在主模TE 10模工作时，波导内测得相邻波节的距离为
10.9cm，求波导波长 g 和工作波长 0
C (TE 10 ) 2a 14.4cm C (TE 01 ) 2b 6.8cm
C (TE 20 ) a 7.2cm
C (TE 02 ) b 3.4cm
C (TE 11 ) C (TM 11 ) 6.15cm
C (TE 21 ) 4.94cm
2分
0
g 1 (g )2
1分
2a
0 12.02cm1分
《微波技术基础》
2019秋季考试参考答案
《微波技术基础》
一、简答题（每题3分，共30分）
1. 无耗传输线上阻抗呈周期分布，其周期大小多少？反射
系数的分布规律呢？
答：都是二分之一波长周期。
Z(z'm g/2)Z(z')
(z' m g/2 ) (z')
2端口和3端口等幅反相输入，1端口输出最大。1分
H面T? 环形器？
《微波技术基础》
1.二（10分）如图所示的微波等效电路中，当终端接匹配负 载时，要求输入端匹配，求电阻R 1 和R2 所满足的关系。
Z in 1
R1
Z0 1
R2 Z l 1
P43例2
/4
解：采用A 矩阵来求解，利用级联性质
1
Z0
100
2分
《微波技术基础》
1.六（12分）如图所示电路，其中网络的[ s ] 矩阵已知[s]
， ，串联阻抗Z 1 ，并联导Y纳1
，传输线长l度 8
j 1
1
j
，负载反射系数 ΓL 0.5 ，求系统的输入反射系数 Γ in
/8
Z
[s]
Z0 1
Y
Γ in
ΓL
dU dz
j LI
dI dz
j CU
dU dz
R
jLI
Z
I
dI dz
G
jCU
Y
U
U(z) A1ejz A2ejz
I(z)
1 z0
(A1ejz
A2ejz )
4. 在Smith圆图中指出短路点、匹配点、并给出向电源
s
写出其传输TE20模时的散射矩阵。
0 ej
ej
0
20gg1200
12
a
1
2
2a
10l
2 g10
l
2 2aaa2a
0 e j20
s ej20
z
Zl Rl jX l
0
U X l 0情况
z d min
U
X l 0情况
0
d min
z
1 2
g
《微波技术基础》
四、（20分）定向耦合器满足以下条件：1.是无耗互易网络；2.
答：TE10和TE11
6. 金属圆波导中TEmn模式， kc mn /R ，其中 m n 是m阶 Bessel函数的根，还， 是其导数的根？
答：导数的根。 TE波截止波长取决于m阶Bessel函数导数第n个根
CTE
2R mn
7. 矩形波导截面 ab ，写出 TE 10 模的截止波长 c ，并
《微波技术基础》
2019秋季考试参考答案
《微波技术基础》
一、简答题（6×5=30分） 1 请写出无耗传输线三种工作状态及其相应状态下终端 负载的特点；
答：行波状态， 或者无限长传输线；2分 全驻波状态，负载短路、开路或纯电抗；2分 行驻波状态，任意负载。 1分
2 请写出史密斯圆图的构成思想及每圆周对应传输线长度；
工作波长0 6cm ，根据 TE,TM 波的传输条件，可知波导
中能够传输的波型有 T1E ,0T0E ,1T2E ,0T1E ,1T1 M 1
5分
（4）. 波导内，相邻波节间距离为二分之一波导波长，可得
g21.0 92.1 8cm由波导波长定义 g
1分
0
1 (0 )2 2a
0
《微波技术基础》
10.说明微波系统什么时候产生谐振，当采用铜质矩形腔 不满足品质因数(Q值)的要求可以镀银镀金的方法来加 以改善，试分析其原因。
答：减小表面电阻，降低损耗。
《微波技术基础》
二、（15分）请根据S参数的反射系数变换特性，写 出如图传输线上反射系数与负载反射系数的关系。
in
解：（1）由反射系数和驻波比关系可得 Γ 1 0.2 1
反射系数 ΓLΓej0.2 2分
根据反射系数与输入阻抗关系
ΓL
ZL ZL
Z0 Z0
2分
可得特性阻抗 Z0 150
2分
（2）电压波腹处为纯阻且为最大值
ZinZ02252分
电压波节处为纯阻且为最小值
Zin
阻抗变换性质为
Zin
A11Zl A21Zl
A12 A22
I1 U1
N etw ork
I2 U2
（2）如图所示根据 参数定义
UI11AA211U1U22AA2122II22
1分
U1 A11U2 A12I2 I1 A21U2 A22I2
1分
输入反射系数定义为
Z in
U1 I1
H
0
s
in
a
x e jz
《微波技术基础》
或者用E y 做领矢
Ey
E
0
s
in
a
x e jz
Hx
E
0
s
in
a
x e jz
Hz
j1
a
E
0
co
s
a
x e jz
（3）可知
答：消去特征参数 Z 0（归一化），把 归于 相位，等 圆
为基底套覆阻抗圆图和驻波比。 4分 每圆周对应半个波长的传输线长度。 1分
S11
《微波技术基础》
3 请写出圆波导中的三种主要模式及特点；
答：传输主模 TE 11 模；1分
损耗最小的模 TE 01 模；2分 轴对称的模 TM 01 模。2分
1ΓL 2ΓL
3 11
2分
根据传输线反射系数变换性质
Γ''LΓ'Lej2z
j 3 11
3分
由反射系数变换性质可得
2分 ΓinS111 S 1S 2 S2 2Γ 1 Γ 2''''L Lj8 5j0.625
《微波技术基础》
七 (16分) 如图（a）所示，宽边 a，窄边b的矩形波导，问
2分
4分 4分
《微波技术基础》
1.三（10分）使用A 参数定义的双端口网络，端接负载Z L
（1）写出[ A ]参数无耗、互易、对称性质 （2）证明 [ A ]参数的阻抗变换性质。
解：（1）互无易耗则则dAe1A 1t,A212是；实1分数、A12, A21是纯虚数；2分
S参数？
对称则 A11A22。 1分
L
s
0 1S S 22 2 2 1L Lej2 1 L Lej2
《微波技术基础》
三、（15分）TEM波传输线电路如图所示，传输线均匀无 耗，特性阻抗 Z0 50，工作波长 =80cm，传输线长
1分
负载反射系数定义为
ZL
U2 I2
1分
Zin
A1 A2
1Zl 1Zl
A12 A22
2分
《微波技术基础》
1.四（10分）如图所示为某微波电桥，它的[ s ] 矩阵可以写为
4臂匹配输入 a 4 ，3臂接匹配负载，1、2臂
接反射系数为 Γ 1 Γ 2 的不匹配负载，求 b 3 与
的a 4关系。
L=20cm ，负载 ZL100j100 。
求：（1）负载的电压反射系数； （2）电压驻波比
Z0
Zl
（3）输入阻抗；
Zin
（4）距负载最近的电压波节位置。
LZ ZL L Z Z0 01 10 0 jj1 0 1 00 0 5 50 0 0 00.5-0 3.8350z77i