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1、北京航空航天大学2006 2007学 年 第 一 学期微波技术 期末考试试卷（A）标准答案及评分标准一、简 答 题（每小题3 分）1、如何判断长线和短线？答：长线是传输线几何长度/与工作波长人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I与工作波长人相比可以忽略不计的传输线（1.5 分）。（界限可以认为是/L 2 0.0 5）。2、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
2、，传输线存在分布参数效应（1.5分）。3、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）4、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。（L 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
3、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）5、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 m n 与T M m n（H 1、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）6、空气填充的矩形波导（宽边尺寸为4,窄边尺寸为b）中，要求只传输H”）波型，其条件是什么？答：由于Hi。的截止波长4.=2a,而H20的截止波长为a,H。1的截止波长为2b,若保证Hi。单模传输，因此传输条件max（
4、a,2b）2 2a（3分）。答对/l 2 a （1分）a A 2a（2 分）或2 b /l 2 a （2 分）a 4 2a 或 2b 丸 4.时，为迅衰场，非行波（1分）。二、（本 题 15分）一空气介质无耗传输线上传输频率为3 G H z 的信号，已知其特性阻抗Zo=7 5 Q ,终端接有Z,=15 0。的负载。求:线上驻波比；沿线电压反射系数F（z）；距离终端1 =12.5 c m处的输入阻抗Z,（/）和电压反射系数f（/）解“书鹏W（2.5 分）（2.5 分）（3分）输 入 阻 抗Z加（/）=Z 0ZL+jZ。t a n p IZo+j ZL t a n p I2 =10cm（1 分）f
5、/=1 2.5 c m =-2,（1 分）4Z.（f 2|=-=3 7.5 Q （3 分）（4 J ZL 1 5 0r（-2）=-e-y 2/?;=也 J吟 =儿 川 =（2 分）4 3 2 3 3解 法 二：4=2=型=2Z。7 5在 等 阻 抗 圆 衣=2与 弥=0的 交 点 即 为 方 的 对 应 点，标 记 为A。（2.5分）以O为 圆 心、线 段O A为 半 径 的 圆 即 等 圆，其与正实轴的交点为A（m a x）=2=p（2.5 分）（2）|r|=l=1,沿 线 电 压 反 射 系 数 即 为 二 门 上 几 必:-二 段（31 1 p+1 2+1 3 1 3分）(3)Z=10c
6、m(1 分)/=12.5cm=2几（1 分）4A点 沿 等 圆 顺 时 针 转，=1.25处B读 出 归 一 化 阻 抗 丸，可以得到输入阻抗Z（.（/）=ZoxZB（3 分）连 接 圆 心o和B点 交 点 读 出 反 射 系 数 的 角 度0三、（本 题15分）一空气填充的矩形波导（a=22.86 ，10.16mm）,信号的工作频率为10GHz。求：波导中主模的波导波长久,相速v和能速”；若尺寸不变，工作频率变为15GHz,除了主模，还能传输什么模？解：工 作 频 率/=10 G H z,空 气 填 充，因此.c 3x10“二八、几=-mm=30mm（1 分）f 10 xl092=3Qmm
7、2a-2x 22.86=45.72/n/n主模TEio能够传输；（2 分）传输参数：C 3x10（2）Z=-mm=20mm（1 分）f 15xlO9主模He截止波长/=24=45.72mm凡。截止波长为=a=22.86mm（2 分）也。截止波长为AC=2/3O=15.24mmH。截止波长为4.=2b=20.32mm（2 分）因此可以确定除了主模H“）外，还能传输Hz。模和H,“模（1分）四、（本 题15分）有一个无耗互易的四端口网络，其散射矩阵为 S =1正0101 0 j0 j oj 0 10 1 0当端口 1 的微波输入功率为6 （其输入归一化电压波为q ）,而其余端口均接匹配负载时:（1
8、）求网络第2,3,4 端口的输出功率；求 网络第2,3,4 端口的输出信号相对于第1 端口输入信号的相位差；当第2 端口接一个反射系数为的负载时，第 3,4 端口的输出信号（即输出归一化电压波打）是什么？解：（1）2端口的输出功率：（1 分）3 端口的输出功率：0 （1 分）4端口的输出功率：（）（1 分）（2）2 端口的输出信号相对于1 端口输入信号的相位差：S 2 1 的相角0 （1 分）3 端口无输出信号（1 分）4 端口的输出信号相对于1 端口输入信号的相位差：S 外的相角巳（1 分）2（3）,1 j广 正 出+正久（1 分）,1 j2 一 正 +正“3,j 1广 正 4+/久,j 1
9、k 正 q +正 3（1 分）（1 分）（1 分）由已知：=r（1 分）（1 分）4=（1 分）b23 玉%4 =7%（1 分）（1 分）五、（本 题1 5分）对某一个微波网络的第，端口，其归一化入射电压波为生,归一化反射电压波为白，写出此端口的入射（输入）功率和反射（输出）功率的表达式。证明当该网络无耗时，其散射矩阵S 满足么正性，即S f S =l。解：（1）尸 毛 同（2分）（2分）an +=r T */=厂4*Ur Iai 盯=居幻对 任 一 端 口，如 对i 口入 波 功 率（PJ 号忆小乐电电出波功率（P）L驷毛胸则n个 端 口 的 总 入 波 功 率 与 总 出 波 阚 分 别 为：0）（2）由于用容性短路并联单枝节进行匹配，因此2 =/（X0）,于是选择。点（2 分）y,=yD=i-jx（3）由A点顺时针转至。点，所转的波长数为2,则（3 分）（4）由/=必 的 点 N逆时针转至导纳圆图的短路点Q,转过的波长数为八则1 =12（2 分）