微波技术__期末考试试卷

一、简答题（每小题3分）
如何判断长线和短线？
答：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（1.5分），（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（1.5分）。

（界限可以认为是/0.05l λ≥）。

何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？
答：集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导线沿线电压、电流的大小与相位与空间位置无关（1.5分）。

分布参数电路中，沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应（1.5分）。

何谓色散传输线？对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。

答：支持色散模式传输的传输线，（0.5分）色散模式是传输速度（相速与群速）随频率不同而不同的模式（0.5分）。

支持非色散模式传输的传输线（0.5分），非色散模式是传输速度（相速与群速）不随频率而改变的模式。

（0.5分） 色散模式传输线：波导（0.5分）
非色散模式传输线：同轴，平行双导体，微带。

（0.5分）
均匀无耗长线有几种工作状态？条件是什么？
答：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；（0.5分）
什么是波导中的模式简并？矩形波导和圆波导中的简并有什么异同？
答：不同模式具有相同的特性（传输）参量叫做模式简并。

（1分）
矩形波导中，TE mn 与TM mn （m 、n 均不为零）互为模式简并。

（1分） 圆波导的简并有两种，一种是极化简并。

其二是模式简并，（1分）
空气填充的矩形波导（宽边尺寸为a ，窄边尺寸为b ）中，要求只传输10H 波型，其条件是什么？
答：由于10H 的截止波长2c a λ=，而20H 的截止波长为a ，01H 的截止波长为2b ，若保证10H 单模传输，因此传输条件max (,2)2a b a λ<<（3分）。

10、什么叫截止波长？为什么只有波长小于截止波长的波才能够在波导中传播？ 2222c c c k k k π
λγ==+（1分）
波长只有小于截止波长，该模式才能在波导中以行波形式传输（1分），当c λλ>时，为迅衰场，非行波（1分）。

1、什么是阻抗匹配？为什么要进行阻抗匹配？
答：是使系统无反射，载行波或尽量接近行波状态对负载进行调配。

（2分）； 阻抗匹配使传输给传输线和负载的功率最大，功率损耗最小。

阻抗失配时传输大功率易导致击穿，且反射波对信号源产生频率牵引作用，使信号源工作不稳定，甚至不能工作。

（3分）
2、为什么矩形波导只能传递TE 和TM 波？
答：由于矩形波导的边界条件限制（2分），根据纵横场关系（2分），要传递电磁波必须要有纵向电、磁场，因此矩形波导只能传递TE 和TM 波（1分）
4、矩形波导谐振腔的谐振模式：TEmnp,说明下标m 、ｎ、ｐ代表什么意义？
答：矩形波导谐振腔的谐振模式中，下标 m 表示场沿 x 方向分布的半驻波数，（2分）n 表示场沿 y 方向分布的半驻波数，（2分）p 表示场沿 z 方向分布的半驻波数。

（1分）
5、简要说明矩形波导的工作波长、截止波长、波导波长的定义，以及相互之间关系。

答 矩形波导的工作波长 ：电磁波在自由空间中的波长。

（1分）
截止波长：传输常数等于零时频率对应的波长；（1分）
相波长( 波导波长 ) ：导波系统内，电磁波的等相位面在一个周期 T 内 行进的距离称为相波长(又称波导波长)，用g λ表示（1分）
（2分
）
的磁场）的定义相矛盾，所以。

均匀无耗长线一般有几种工作状态？产生这几种工作状态的条件是什么？ 答案：有三种工作状态，分别是行波状态，纯驻波状态，行驻波状态（3分） 行波状态：当传输线为无限长或终端接与传输线的特性阻抗相等的纯电阻性负载时（1分）
纯驻波状态：当传输线终端为短路、开路或终端接纯电抗性负载时（1分） 行驻波状态：当传输线终端接一个一般性负载jX R +时（1分）
一均匀无耗传输线单位长度分布电感为L （亨/米）、单位长度分布电容为C （法/米），试写出此传输线的特性阻抗0Z 和传播常数β的表达式并说明其物理意义。

（判）
2)(1c g
λλλλ-=λ
答案：C
L Z =0，LC ωβ=（1分） 0Z 反映了传输线周围介质和传输线几何结构参数特性（1分） β反映电磁波沿此长线的传播特性，λπ
β2=，λ为线上波长（2分）
电磁波能在矩形波导中传播的条件是什么？若能传播，可传播的模式有哪些？这些模式完备吗？试说明之（判）
答：导通条件为：c k k >或c f f >或c λλ<（1分），其中截止波数
22⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=b n a m k c ππ，截止波长()()222
b n a m
c +=λ，截止频率
()()222b n a m v
f c +=；
采用波数、频率、波长三者之一回答即可，若没有写明c k 、c λ或c f 具体表达式，得1分。

mn TE 模，...2,1,0,=n m ，n m ,不能同时为0（1分）；若未说明模序数n m ,或，只回答出TE 模，得0.5分；mn TM 模，...2,1,=n m ，n m ,均不能为0（1分）；若未说明模序数n m ,，只回答出TM 模，得0.5分。

是完备的（1分）。

其完备性是由三角函数（包括正弦函数和余弦函数）的完备性确定的，可证明，矩形波导中任何可能存在的场，都可以用TE mn 和TM mn 模的线性叠加来表示，因而它们是完备的（1分）。

写出归一化等效电压与非归一化等效电压、归一化等效电流与非归一化等效电流之间的关系。

0Z V
V = （2分） 0Z I I = （2分） （0Z 为传输线的等效特性阻抗1
分） 证明在任意负载条件下，线上反射系数满足)4/()(λ±Γ-=Γz z 。

答案：z j e z β22)(-Γ=Γ（2分）
z j j z j z j e e e z βπβλβλ2222)4/(22)4/(---±-Γ-=Γ=Γ=±Γ（2分）
2Γ为终端处的反射系数
如图示，绘出矩形波导主模在截面1、2的电力线和磁力线分布示意图，并在截面2上指示出波的传播方向（判）
21
答：在截面1应绘出电磁场振幅力线图，电力线如图1蓝线所示（1分），磁力线如图1红线所示（1分）。

在截面2应绘出电磁场对应于某一时刻的瞬时场力线图，电力线如图2蓝线所示
（1分），磁力线如图中红线所示
根据坡印亭矢量的方向，波的传播方向应为从左向右。

图1 图2
传播方向。