2007微波理论与技术期末考试A

1 2006-2007学年第（二）学期试卷A 考试科目: 微波理论与技术

注：三，四题选做一题。 一、填空：（共30分，每空2分）

1．双导体微波传输线传播 波，其相速不随频率改变，此类型的波也称 波。 2．均匀无耗传输线终端接开路，短路和 负载时，在线上产生纯驻波。 3．同轴线传输的主模是 ，微带线传输的主模是 。 4．空气填充矩形波导尺寸mmba16.1086.22,在此波导中只传输10TE模，则其中电磁波的工作频带为 GHz。 5．圆柱波导的主模为 ，圆柱波导一般不用于中短距离传输微波的原因在于 。 6．特性阻抗分别为7550,30和的同轴线，其中特性阻抗为 的同轴线的功率容量最大，特性阻抗为 的同轴线衰减最小。 7．当一个微波系统产生谐振时，其 分量为零，谐振系统的品质因数越高，其 越小。 8．一波导匹配双T，其③端口为E臂，④端口为H臂，若③端口输入功率为P，则①端口输出功率为 ；若①端口理想短路，②端口理想开路，则④端口输出功率为 。 9. 一半径5cm，长10cm的圆柱型谐振腔的最低振荡模式为 ，谐振频率为 。

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 分数 2 二、如图所示一微波传输线系统，其0Z已知，若输入阻抗0ZZin，求e点负载阻抗LZ，各点的反射系数和各段电压驻波比，并分析各段的工作状态。（10分）

三、设空气填充，端接负载为LZ 的矩形波导，其尺寸为mmba16.1086.22，工作波长为32mm 。现测得沿线驻波比3S ，第一个电场最小点距LZ的距离为mmd9 。求：（10分） (1) 波导中传输的波形； (2) 终端规一化阻抗。

四、已知传输线的特性阻抗为0Z，工作波长cm10，负载阻抗0)6.03.0(ZjZL。求第一个电压波腹点至终端的距离l，驻波比，行波系数K。（10分）

五、下图为一功率分配器的模拟结果，给出此功率分配器的性能指标和可能的电路图。(10分)

-40-35-30-25-20-15-10-50

1.61.71.81.92.02.12.22.32.42.5Frequency (GHz)

dB

S11S22/S33S21/S31S23

Zin

ZL

Z0 Z0

Z0

Z1=2Z0

λ/4 λ/4

λ/2

λ/4 a b c d

e 3 六、在阻抗圆图上画出下面匹配系统的匹配盲区。当BC变为8或AB变为8 时，这两种情形的匹配盲区又如何？（10分）

七、一谐振器由长度为3cm，空气填充，特性阻抗为100 的同轴线构成，其中一端短路，另一端接一电容。求：（15分） （a）确定电容的大小使此谐振器在6GHz起振。 （b）假设外加负载为与电容并联的10000 的电阻，计算此谐振系统的有载品质因数Q。

八、如图所示网络，022ZR当终端接匹配负载时，要求输入端匹配。试求：（15分） 1．电阻1R的取值； 2．网络的工作特性参量：电压传输系数T；插入衰减)(dBL以及插入相移。

Z0 R1 λ/4 R2 4

1．微波传输线是一种分布参数电路，其线上的电压和电流沿线的分布规律可由 传输线方程来描述。 2．均匀无耗传输线的特性阻抗为0Z，终端负载获得最大功率时，负载阻抗LZ0Z。 3．同轴线传输的主模是TEM模，微带线传输的主模是准TEM模。 4．矩形波导尺寸cma2，cmb1.1。若在此波导中只传输10TE模，则其中电磁波的工作波长范围为cmcm42.2。均匀无耗传输线工作状态分三种： , , 。

5．理想dB3定向耦合器的散射参量31S21，41S21。 6．测得一微波传输线的反射系数的模21，则行波系数K31；若特性阻抗750Z，则波节点的输入阻抗)(波节inRΩ25

。

7．用散射参量表示非可逆四端口定向耦合器的耦合度C)1log(2031S，隔离度D)1log(2041S。

8．一波导匹配双T，其③端口为E臂，④端口为H臂，若③端口输入功率为P，则①

端口输出功率为2P；若①端口理想短路，②端口理想开路，则④端口输出功率为P。

9. 举出介质谐振腔的三条主要优点： , , 。 10. 在一谐振腔中当把位于磁场较强处的腔壁内表面向内推入时，谐振频率将 。 11.一个10 dB的定向耦合器，当输入功率为1W, 藕合端的输出功率为： 。

二、如图所示为一无耗均匀传输系统，已知VUg80，2000ZRg，201ZR，1l，4321lll，2R为待定元件，dd

端跨接一内阻小的检测计A。试求：

(15分) 1．为使ab段处于行波工作状态，2R应选多大？ 2．各点的反射系数和各段电压驻波比，并分析各段的工作状态； 3．检测计A上所测得电流的大小。

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解： 1． 1002//0011ZRRZZcd

400100200220cbZZZ

bbbZZZ//，而400//40020000bbbbZZZZZZ 1004002002202beZZZR 2．

0000ZZZZZZaa

aa

0000ZZZZZZaa

bb

31200100200100Ω10001011ZRZRRZcc

1000ZZZZZdd

dd

3120010020010002022ZRZRRZee

111aa

ab

，行波 211ccbc，行驻波

ddcd11，驻波 211ee

be

，行驻波

3． Ω2000ZZZain

AZRUIingga2.020020080

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Z0

Z0 Z0 l l1 l2 Rg

Ug

R1

R2 l3

A a b a’ c

b’ e e’ d d’ c’ 6 VZIUinaa40 VUb40 VUUbcbc20240 AZUIcd1.0200200 所以，检测电流为A1.0。

三、圆图完成（要求写清必要步骤）（共20分，每小题10分） 1．一无耗传输线特性阻抗500Z，长度为cm10，MHzf800，假如输入阻抗60jZin

(1)求出负载阻抗LZ；

(2)为了替代LZ需用多长的终端短路传输线？ 解： (1)

2.15060~jjZin cm5.371080010368

 267.05.3710l

所以，在阻抗圆图中以2.1j点向负载方向沿等反射系数圆旋转267.0波长数到lZ~点，得到07.1~jZl，故Ω5.535007.1jjZl。

(2) 终端短路线长度要从短路点向信源方向旋转至lZ~点，旋转过的波长数为373.0，故短路线的长度为cm14373.0。

2．已知传输线特性阻抗为500Z，线长82.1l，VU50max，VU13min，距离始端最近的电压波腹点至始端距离为032.01maxd。求inZ和lZ。 解：

846.3minmaxU

U，在阻抗圆图中找到归一化电阻为846.3的点A，过A点作等

反射系数圆，A点为波腹点，过A点沿等反射系数圆向信源方向旋转032.0波长数，至B点，对应的归一化阻抗为8.15.2~jZin，故Ω90125jZin。再由B点沿等反射系数圆向负载方向旋转32.0波长数，至C点，对应22.027.0~jZl，故Ω115.13jZl。

四、矩形波导的尺寸为mma86.22，mmb16.10，波导中传输电磁波的工作频率为GHz15。问波导中可能传输哪些波形？（20分） 解：

第 3 页 mmfC20，由矩形波导中导行波截止波长的表达式，即 7

222





bnamc

可得： mmTEc72.45)(10 mmTEc32.20)(01

mmTEc86.22)(20 mmTEc16.10)(02 mmTMTEc57.18)(1111或 mmTEc24.15)(30 由TE、TM波的传输条件：c，可知波导中能够传输的波型有10TE、01TE和

20TE。 五、均匀波导中设置两组金属膜片，其间距为2pl，等效网络如图所示。试利用网络级联方法计算下列工作特性参量。（20分） (1) 输入驻波比 (2) 电压传输系数T (3) 插入衰减)(dBL (4) 插入相移

解： 101]~[01jBZA 1001cossinsincos]~[2A 

101]~[03jBZA



12011011001101]~[]~[]~[]~[000321BZjjBZjBZAAAA

002221121122211211111jBZjBZaaaaaaaaS



02221121121122jBZaaaaS



020202021111

1111BZZBBZZBSS





02112jBZST



)(41log101log10202221dBZBSL )()(0021BZarctgBZarctg。

l Z0 Z0 Z0 jB

jB