[原创文章]移动目标的“微波探测技术”
移动目标的微波探测技术
常用的微波探测器是借助微波多普勒效应探测布防区域内是否存在移动目标。探测器内的主要微波组件为微波传感器，其工作频率多选择在微波的S-波段，X-波段，K-波段，常用微波传感器的技术构成分为平面微带型和波导谐振
型。我们探讨微波传感的技术构成、频段选择对移动目标探测的影响，希望对探测器的选型和使用有一定的帮助。
微波是指频率在300MHz-300GHz范围内极高频电磁波，其波长范围从1m 到1mm。微波具有直线（视距）传播，不受其他电磁波干扰，频带宽，系统体
积小等特点，首先在通信领域得到广泛应用。微波技术另一最重要应用当属雷达，使用微波雷达对远距离飞行目标测速，测距，测方位早在第二次世界大战中就已成功应用。
随着微波半导体技术的规模化应用，微波技术的物理实现不仅十分简单、
廉价，而且体积甚小，各种物体探测装置中都可以放进火柴盒大小的微波传感器，成为目标探测装置中常见的组件。不同于红外探测器，这种微波组件对各种可以反射微波的物体都很敏感，且不受环境温度的影响，因此广泛用于工业、交通及民用装置中，如车辆测速、液位测定、自动门、自动灯、自动盥洗、生产线物料探测、倒车雷达等。报警产品中微波探测器使用这种微波传感器组件，配合周边的电子器件，基于多普勒效应的应用就构成了移动目标微波探测器，即多普勒雷达。
微波探测器所使用的多普勒雷达主要
类型为连续波（CW）多普勒雷达。
1、多普勒效应
1.1、多普勒频移
电磁波或声波频率因馈元本身或/和目标物相对运动所引起的频率改变称为多普勒频移，或称多普勒效应。站在
月台听到进站火车汽笛声调变化的现象就是最好的多普勒效应体验。当火车迎你而来时，汽笛的频率会提高，声音变尖，反之亦然。
由多普勒效应得知，固定安装的雷达发出的固定频率微波，遇到静止物体产生的反射波其频率并不改变，遇到运动物体产生的反射波将会发生多普勒频移，频率的改变类似相对速度的计算，图1-1是多普勒频移的计算。
图中：V = 汽车行驶速度
C = 微波行进速度，300,000Km/S
λt = 发射波微波波长
λr = 反射波微波波长
1.2、多普勒信号和多普勒频率
多普勒雷达在发射微波信号的同时接受反射波信号，并将两者相混差频产
生一个新的低频信号，称多普勒信号，其频率称为多普勒频率，是发射频率和反射频率之差。
多普勒频率 = |发射频率–反射频率| = |1/λt - 1/λr| = |ft - fr|
报警器多普勒雷达如果检测到多普勒信号则判定有移动目标存在。
针对不同的使用场合，可以选用不同频段的多普勒雷达，常用报警器产品的多普勒雷达工作频率选择在X-频段（10.525GHz），随着技术进步，最新的产品其多普勒雷达开始使用更高频段的K-波段频率（24.125GHz）。对于这两个频段，如果目标移动速度不超过百公里，多普勒频率的变化范围是0- 5000Hz。在此范围内多普勒频率和目标移动速度大体呈线性关系。下面是K-波段（24.125GHz）和X-波段（10.525GHz）多普勒频率与目标速度关系图。
从图中可以看出，对于同一运动目标，K-波段多普勒频率是X-波段的2.3倍，这对于探测运动速度低于两公里的目标十分有利。S-波段的雷达由于波长超过10CM，对于较小运动目标不产生多普勒信号，适合需要防止诸如鼠类引起误报的场合使用。
2、连续波（CW）多普勒雷达
多普勒雷达有多种类型，其中脉冲多普勒雷达，调频连续波多普勒雷达不
但可以测出目标的速度、距离、方位，甚至能够同时跟踪、区分出多个目标的移动情况，这些雷达需要配合精密的伺服系统和后处理技术，系统复杂造价高，多用于军事、航空、工业检测等领域。
报警器采用的连续波多普勒雷达，只能测到目标的移动速度，不能测到目
标距离和方位。这种雷达构成简单，造价低廉，适合大规模推广使用。从技术构成来看，多数产品使用的是经济型平面微带多普勒雷达，较好的产品则使用专业级波导谐振多普勒雷达。
3、平面微带介质谐振多普勒雷达（平面微带雷达）
报警器使用的平面微带雷达生产成本低廉，勿需昂贵的检测加工手段，适合装配经济型报警探头。微带雷达由三部分组成，传感器模块，多普勒信号调理电路，决策控制部分，见图2-13。
图2-11是平面微带传感器模块结构照片，图2-12是模块的工作原理图，
图2-13是微带雷达的原理构成。
3.1、平面微带雷达的微波场强分布
平面微带传感器天线设计的简易性使得微波场强分布很难规则，安装使用这一类型的探头应给予特别的注意，尽可能避免误报、漏报。
对于双鉴探头而言，我们希望微波探测范围与红外探测范围尽可能吻合，图3-11A实线区域是微带天线水平方向场强分布，图3-11B实线区域是微带天
线垂直方向场强分布。显而易见微波的场强分布与红外探测区域（虚线）有较大出入，由此形成了微波探测可能的误报区域和漏报区域。
微波对建筑物墙体有穿透能力，泄漏到墙外的微波对设防区域以外的移动目标发生作用时，可能造成隔墙误报，安装这类探头时应认真选择安装位置，避免误报。图3-12是隔墙误报的示意。
3.2、多普勒信号的处理
微波传感器模块输出的多普勒信号十分微弱，需要放大数千倍才能做进一
步的处理。此外，放大的同时还必须使信号通过一个低频带通滤波器，目的是去掉高频和甚低频干扰。
图3-21示出多普勒信号、带内干扰信号、高频干扰信号、低频干扰信号
通过带通滤波器前后的情况。可以看到，高、低频干扰信号受带通滤波器的阻隔不能通过，但放大多普勒信号的同时，频率落在带内的干扰信号也被放大通过。为了分离有用的多普勒信号，决策控制部分通常会加入自适应门限控制算法来切除漏过带通滤波器的干扰信号，这种算法是通过分析信号幅度的大小来区分多
普勒信号和干扰信号的。显然，当多普勒信号的幅度不敌干扰信号时，就无法探测到运动目标了。
多普勒信号中干扰成分源自几种可能：
电源及热电噪音干扰。可以换用低噪元件加以改善，成本因此增加。
振荡器谐波混频干扰。振荡器品质因素（Q值）不好，会产生较强谐波成
分，如果发射天线不做抑制，这些谐波成分相互混频，会在低频段产生虚假多普勒信号。平面微带雷达采用压电陶瓷作为谐振介质，因陶瓷介质对电磁波造成
损耗，其Q值不及波导谐振腔振荡器。为了抑制虚假多普勒信号，配合平面微带
传感器的工作，低通滤波器低端截止频率会取得高一些，有可能造成缓慢移动目标的漏报。
设防区域存在规则运动物体（如吊扇）造成的干扰。通常的门限算法对信
号的幅值分析很难排除这样的干扰，一种做法是对多普勒信号做进一步的频域分析将干扰区分开来。
另外，正因为平面微带雷达固有干扰较大，较远回波不能测到，探测距离受到限制。
4、波导谐振多普勒雷达(波导谐振雷达)
波导谐振雷达的原理构成与平面微带雷达相同，但传感器、信号调理、决策控制等部件的技术设计有较大区别。
4.1、波导谐振传感器
报警器使用的传感器属微功率微波部件，通常采用一体化结构，包含振荡器、发射天线、接收天线、混频器等四部分组成（参考图2-12）。
作为微功率雷达馈源的核心，微波振荡器多采用耿式振荡器。利用砷化镓
耿式二极管在低压电场下的负阻效应，很容易构成将直流电流转换为微波段交变信号的振荡器。这种震荡器的微波输出功率可以做到从几毫瓦到百毫瓦。实用中，数毫瓦的微波功率足可以使探测器的探测距离达十数米，这样微弱的电磁辐射对人和物体不会造成任何伤害，但在文博行业更愿意使用超声雷达，以避免微波对文物微剂量持续辐射造成可能的积累作用伤害文物。
如果不加约束，耿式二极管工作于脉冲自由震荡方式。为了获得良好的震荡参数，如频率、频率稳定性、功率稳定性、Q值（震荡的简谐性），要对振荡
源周边部件做良好设计，特别是谐振体的技术设计至关重要。可以选用的耿式振荡器谐振方式有三种类型。
波导谐振型（Waveguide），谐振体是金属空腔，腔体尺寸与微波波长相
关。波导谐振腔振荡器是各种振荡器中技术指标最理想的。这种波导类型的谐振腔、天线等零件需要用不胀钢精密锻造，再配以镜面碾压工艺，生产、检测成本很高，需要专业厂商提供。
同轴谐振型（Coaxial），仍然是谐振腔型，但加工工艺会简单些，技术指标较波导谐振型略逊一筹，在报警探测器中未见采用。
平面微带型（Planar Microstrip），设计原则是低成本条件下的适用性，这类模块的生产成本不到波导谐振型模块的1/40-1/60，但可以满足使用
要求不高的场合。平面微带型谐振体是圆柱形压电陶瓷，陶瓷的介质损耗限制了震荡源的技术指标。印板工艺蚀刻的铜箔天线平面排布，电磁波的场强分布很
难控制（图3-11）。注意到个别产品将四片蝶型排布的天线化整为零，数百
片微小铜箔排列成阵，规则相连，利用传输线延迟产生相控效应，来约束场强分布，但实效不大。
图4-11是一种双鉴探测器中使用的24.125GHz专业级波导谐振传感器。图4-12是该传感器场强分布，可以看出与红外探测范围近乎拟合。
4.2、缓慢移动目标的探测
从图1-2中看出K-波段多普勒频率是X-波段的2.3倍，为什么提高微波频率有利于探测缓慢移动目标，图4-21用频域分析图示了其中的原因。
4.3、多普勒信号的频域分析
使用波导谐振模块所获得的多普勒信号信噪比高，经过放大调理后的多普
勒信号其干扰成分较其他类型传感器明显减少，这样的信号送往决策控制部分不仅可以做更好的自适应幅值控制，提高探测灵敏度，延伸探测距离，还可以对信号做进一步的频域分析，了解移动目标深层次属性，帮助排除现场规则运动物体造成的虚假警情。
图4-31将频率为f1和 f3 的两个正弦信号做线性叠加，产生了一个非正弦信号 f13 。由此逆推，图3-21中所获得的多普勒信号实际上是由 f1 和f3 组成的，换言之，我们同时探测到了两个移动的目标，并且，其中一个目标移动的速度是另一个目标的3倍，这就看出频域分析的优势。
实用中可以采用快速富里叶变换专用DSP芯片来完成这一时域到频域的变
换。在探测器中可以更为简单地采用锁相环综合器技术实现这一转换，类似彩电自动搜索频道那样将视缆中“单一模拟信号”的所有频点找出来，将看似单一的
多普勒信号的复杂组成描绘成频谱，为进一步的分析奠定基础。具体做法就是在决策控制器中固化一个锁向环综合器算法，承担多普勒信号的频域转换，并不断地刷新这个频谱分布，再将获得的数据与固有的经验数据资料比对，对移动目标作出正确的判断。
图4-32是目标、吊扇、目标加吊扇三种情况的多普勒信号波形（左边）
及相应的频谱（右边）。
图4-23中，通过比较，在时域（左边），借助信号幅度的大小来区分吊
扇和吊扇加目标的复合信号是不容易的，但在频域（右边）则很容易将两者区分开来。
以上我们较为深入地探讨了微波探测器的工作原理、技术构成、工作频率
等，现在我们了解到，在要求各不相同工程实践中，正确选择类型、波段适用的微波探测器至关重要，同时要做到恰当安装微波探测器，才能确保整个工程达到既定的技术指标
一．简答：（50分） 1．什么是色散波和非色散波？（5分） 答：有的波型如TE 波和TM 波，当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波而言，其相速v p 和群速v g 都随频率而变化的，把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM 波的相速v p 和群速v g 与频率无关，把具有这种特性的波型称为非色散波。 2．矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波？（5分） 答：（1）矩形波导为单导体的金属管，根据边界条件波导中不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （2）圆波导是横截面为圆形的空心金属管，其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （3）同轴线是一种双导体传输线。它既可传输TEM 波，也可传输TE 波和TM 波。 3．什么是TE 波、TM 波和TEM 波？（5分） 答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型： （1）横磁波（TM 波），又称电波（E 波）:0=H Z ，0≠E Z ； （2）横电波（TE 波），又称磁波（H 波）：0=E Z ，0≠H Z ； （3）横电磁波（TEM ）：0=E Z ，0=H Z 。 4．导波系统中的相速和相波长的含义是什么？（5分） 答：相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。 相波长λp 是指等相位面在一个周期T 内移动的距离。 5．为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽？（5分） 答：以两节阶梯阻抗变换器为例，设每节4 λ阻抗变换器长度为θ，三个阶
梯突变的电压反射系数分别为 Γ ΓΓ2 1 ,,则点反射系数为 e e U U j j i r θ θ 42210--ΓΓΓ++==Γ，式中说明，当采用单节变换器时只有两 个阶梯突变面，反射系数Γ的表达式中只有前两项，若取ΓΓ=10，在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零，即两突变面处的反射波在输入端相互抵消，从而获得匹配；但偏离中心频率时，因2/πθ≠，则两个反射波不能完全抵消。然而在多节阶梯的情况下，由于多节突变面数目增多，参与抵消作用的反射波数量也增多，在允许的最大反射系数容量Γm 相同的条件下， 使工作频带增宽。 6．请简述双分支匹配器实现阻抗匹配的原理。（7分） 答： B A Z L 如图设：AA’,BB’两个参考面分别跨接两个短截线，归一化电纳为jB 1,jB 2 A A’,BB’两参考面处的等效导纳，在考虑分支线之前和之后分别为 y iA ',y A A '' y iB ',y B B ' ' ,从负载端说起，首先根据负载导纳在导纳圆图上找 到表示归一化负载导纳的点，以此点到坐标原点的距离为半径，以坐标原点为圆心画等反射系数圆，沿此圆周将该点顺时针旋转（4πd 1）rad ，
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≥）。 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，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。（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） 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 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） 6、 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 10 H 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）。 答对2a λ<（1分） 2a a λ<<（2分） 或22b a λ<<（2分） 2a a λ<<或22b a λ<<（2.5分） 7、 说明二端口网络S 参量的物理意义？ 答：S 11,1端口接源，2端口接匹配负载，1端口的电压反射系数； S 22：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口的电压反射系数； S 12：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口到1端口的电压传输系数； S 21：1端口接源，2端口接匹配负载，1端口到2端口的电压传输系数； 对角元答对第1个给1分，答对第2个加0.5分； 非对角元答对第1个给1分，答对第2个加0.5分； 8、 写出理想移相器的散射矩阵
一、（共 40 分 每小题 2 分） 1、长线和短线的区别在于：前者为 参数电路，后者为 参数电路。 2、微波传输线按其传输的电磁波波型，大致可划分为 传输线， 传输线和 传输线。 3、均匀无耗传输线工作状态分三种：（1） （2） （3） 。 4、圆波导传输的主模为 ；微带线传输的主模为 。 5、波数随 变化的现象称为波的色散，色散波的群速表达式=g v 。 4、测得一微波传输线的反射系数的模21=Γ，则行波系数=K ；若特性阻抗Ω=750Z ，则波节点的输入阻抗=)(波节in R 。 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=L Z 。 4．矩形波导尺寸cm a 2=，cm b 1.1=。若在此波导中只传输10T E 模，则其中电磁波的工作波长范围为 。 4．阻抗圆图的正实半轴为 的轨迹，负实半轴为 的轨迹。 5．微波传输系统的阻抗匹配分为两种： 和 。
二、简答题（共 10 分 每小题5分） 1、微波传输线的特性阻抗和输入阻抗的定义是什么？（5分） 2、微波网络主要有哪几种网络参量？（5分） 二、计算题（共 10 分） 如图所示一微波传输系统，其0Z 已知。求输入阻抗in Z 、各点的反射系数及各段的电压驻波比。
三、计算画图题（共 20 分） 已知特性阻抗为300Ω的无耗传输线上驻波比等于2.0，距离负载最近的电压最小点离终端为0.3λ，试求： Γ；（8分） （1）负载端的电压反射系数 L Z。（8分） （2）负载阻抗 L （3）试画出电压最小点和负载阻抗在阻抗圆图上的位置示意图。（4分）
四、计算题（共 20 分） 矩形波导的尺寸为mm a 86.22=，mm b 16.10=，波导中传输电磁波的工作频率为GHz 15。问：波导中可能传输哪些波形？
一、填空题（40分，每空2分） 1、微波是指波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波。则其对应的频率范围从___ ___赫兹 到___ __赫兹。 2、研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是 的分析方法， 一种是 分析方法。 3、微波传输线种类繁多，按其传输的电磁波型，大致可划分为三种类 型 、 、 。 4、测得一微波传输线的反射系数的模2 1=Γ，则行波系数=K ；若特性阻抗Ω=750Z ，则波节点的输入阻抗=)(波节in R 。 5．矩形波导尺寸cm a 2=，cm b 1.1=。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 。 6．均匀无耗传输线工作状态分三种：（1） （2） （3） 。 7．微波传输系统的阻抗匹配分为两种： 和 。阻抗匹配的方法中最基本 的是采用 和 作为匹配网络。 8.从传输线方程看，传输线上任一点处的电压或电流都等于该处相应的 波 和 波的叠加。 9. 阻抗圆图是由等反射系数圆和__ ___组成。 二、简答或证明题（20分，第1题8分，第2题6分，第3题6分） 1、设特性阻抗为0Z 的无耗传输的行波系数为K ，第一个电压波节点到负载的距离min l 证明：此时终端负载阻抗为：min min 0tan K 1tan j K l j l Z Z L ββ--= （8分）
2、若想探测矩形波导内的驻波分布情况，应在什么位置开槽？为什么？（请用铅笔画出示意图）（6分） 3、微波传输线的特性阻抗和输入阻抗的定义是什么？ （6分） 三、计算题（40分） 1、如图所示一微波传输系统，其 0Z 已知。求输入阻抗in Z 、各点的反射系数及各段的电压驻 波比。（10分）
微波技术与天线复习提纲（2010级） 一、思考题 1. 什么是微波？微波有什么特点？ 答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHZ 到3000GHZ ，波长从0.1mm 到1m ；微波的特点：似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。 2. 试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现 象有哪些？一般是采用哪些物理量来描述？ 答：长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线； 以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰落； 主要描述的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数、和驻波系数。 3. 微波技术、天线与电波传播三者研究的对象分别是什么？它们有何区别和联 系？ 答：微波技术、天线与电磁波传播史无线电技术的一个重要组成部分，它们共同的基础是电磁场理论，但三者研究的对象和目的有所不同。微波技术主要研究阴道电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输，它希望电磁波按一定要求沿传输系统无辐射地传输；天线是将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波，或将空间的电磁波变成微波设备中的导行波；电波传播研究电波在空间的传播方式和特点。 4. 试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长） 答：传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0，传输常数，相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值，其表达式为0R jwL Z G jwC +=+它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关；2）传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，α和β分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为()()R jwL G jwC γ=++传输线上电压、电流入射波（或反射波）的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速，即P w v β=；4）传输线上电磁 波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02r π λβε==。 5. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并 分析三者之间的关系 答：输入阻抗：传输线上任一点的阻抗Z in 定义为该点的电压和电流之比，与导波
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西南科技大学 信息学院第 1 页 共 2 页 西南科技大学试题单 信息工程学院 课程名称：《微波技术与天线》课程代码：2752 命题人：电子教研室 学院： 专业班级: 学号：□□□□□□□□ 命题共2页第1页 1. 填空题（每空2分，共30分） 1) 均匀传输线可以视为无穷多个集中参数电路的级联，即单位长度上的电路由 、 串联， 、 并联构成。 2) 通常电视机的射频输入阻抗为75Ω，如果直接连接特性阻抗为50Ω的无耗同轴电缆作为输入，则电视机获得的能量为电缆输入能量的 ％。 3) 无耗传输线单位长度电感为10nH ，单位长度电容1pF ，则此传输线的特征阻抗为 。 4) 反射系数的模值取值范围为 ，驻波系数的取值范围为 。 5) 中截止波长 的导行模称为该导波系统的主模。矩形波导的主模为 ，圆形波导的主模为 。 6) 封闭金属波导的截止条件是 ；而圆形介质波导的截止是以 为分界点，其传输主模是 ，其截止频率为 。 7) 微带线工作在 ，其相速度为 。 8) 微波终端负载元件是典型的一端口互易元件，主要包括 、（匹配负载）和 。 9) 定向耦合器是依靠波的相互干涉而实现定向输出，在耦合口上（同向叠加），在隔离口上 。 10) 电波传播方式可分为(视距传输) 、(天波传输) 、(地面波传输) 、(不均匀媒质的散射传输) 。 11) 信号的衰落现象 电波传播的稳定性和系统的可靠性。克服衰落方法之一就是 。 12) 要提高天线的效率，应尽可能提高 ，降低 。 13) 半波对称振子天线的长度为 、辐射电阻为 、方向系数为 、主瓣宽度为 。 14) 对称振子上的波长 自由空间波长，而欲扩展对称振子的工作频带，常常采用 振子直径的方法。 15) 旋转抛物面天线由两部分组成的, 其一是（抛物线绕其焦轴旋转而成的（抛物反射面）），其二是（置于抛物面焦点处的（馈源））。
第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线？何谓长线和短线？ 一般来讲，凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统，均可成为传输线；长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟，反之为短线。（界限可认为是l/λ>=0.05） 1-2.从传输线传输波形来分类，传输线可分为哪几类？从损耗特性方面考虑，又可以分为哪几类？ 按传输波形分类： （1）TEM（横电磁）波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线；共同特征：双导体传输系统； （2）TE（横电）波和TM（横磁）波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导；共同特点：单导体传输系统； （3）表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线；共同特征：传输波形属于混合波形（TE波和TM 波的叠加） 按损耗特性分类： （1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线） （4）光频波段传输线（介质光波导、光纤） 1-3.什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什么？ 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时，同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构，材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率，而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些？他们各自的特点是什么？在什么情况的终端负载下得到这些工作状态？
（1）行波状态： 0Z Z L =，负载阻抗等于特性阻抗（即阻抗匹配）或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中，只存在相位的变化而没有幅度的变化。 （2）驻波状态： 终端开路，或短路，或终端接纯抗性负载。 电压，电流在时间，空间分布上相差π/2，传输线上无能量传输，只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射，负载不吸收能量，传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加，形成驻波状态。 （3）行驻波状态： 终端负载为复数或实数阻抗（L L L X R Z ±=或L L R Z =）。 信号源传输的能量，一部分被负载吸收，一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 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。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。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种：共轭匹配和无反射匹配，阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值；传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值；传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时，传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4，在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形？有哪几种模式？
P36 习题9 试求如题图2-2所示各电路的输入阻抗ab Z 。 【解】 a)利用传输线的性质，这是匹配的情况，0ab in Z Z Z ==； b)根据半波重复性可知半波长段的输入阻抗等于03cd L Z Z Z ==，再根据四分之一波长的变换性得：2003ab cd ab Z Z Z Z Z ?=?=； c) 根据半波重复性得：102ef Z Z Z ==，0002//2cd Z Z Z Z ==，0ab Z Z = 习题24 （数值不一样）无耗线的特性阻抗为50Ω，终端接负载阻抗L Z ，测得任意电压波节点的输入阻抗为25Ω，而且终端为电压波腹。求L Z 和终端反射系数L Γ。 解：波节点和波腹点相距4λ： 故有：20in L Z Z Z ?=，22 05010025L in Z Z Z ===，00100501100503 L L L Z Z Z Z --Γ===++ 习题25 （作业有）设特性阻抗为Ω=500Z 的均匀无耗传输线,终端接有负载阻抗 Ω+=751001j Z 为复阻抗时,可用以下方法实现λ/4阻抗变换器匹配：即在终端或在λ/4 阻抗变换器前并接一段终端短路线, 如题1.11图所示, 试分别求这两种情况下λ/4阻抗变换器的特性阻抗01Z 及短路线长度l 。 （最简便的方式是:归一化后采用Smith 圆图计算） 解： （1）令负载导纳为1Y ,并联短路线输入阻抗为1in Z
75 1001 1j Y += l jZ Z in βtan 01= 0048.0)Im (1-=Y 由于负载阻抗匹配 所以 0)Im(*tan 1 10=+Y j l jZ β （注意易错：+75j 用-75j 抵消，阻抗是不能直接相 加） 所以 λ287.0=l （如果在Smith 圆图上λλλ287.025.0037.0=+=l ） 令并联短路线和负载并联后的输入阻抗为Z 2. Z 2=Ω=156]Re[/11Y 则 Z 2001Z Z ==88.38Ω (2) 令 4 λ 特性阻抗为Z 01，并联短路线长为l Z 1 2 011010110124 tan 4tan Z Z j Z Z j Z Z Z in =++=λβ λ β 所以 j Z Z Z Z Z Y in in 201 201201122751001+=== l Z j Z Y l jZ Z in in in ββtan 1tan 01101-== ?= 由于匹配 则 75tan )Re(0)Im(1/)(201 00 221021=+-==+=+Z j l Z j Y Y Y Y Y Y Y in in in in in β 得λ148.0=l Ω=7.7001Z P76 习题1 1.一空气填充的矩形波导，其截面尺寸a =8cm ，b =4cm ，试画出截止波长c λ的分布图，并说明工作频率1f =3GHz 和2f =5GHz 的电磁波在该波导中可以传输哪些模式。
1.微波通常是指波长在1～0.001米之间，频率在300MHz ～300GHz Hz之间的电磁波。按我国标准，家用微波炉所用微波频率为2450兆赫兹。“蓝牙”使用的微波频段在 2.4GHz附近。工业加热用微波频率为900兆赫兹。 2.微带线中传输的工作主模不是真正的TEM波，而是准TEM波，这 种模式的主要特点是Hz和Ez都不为零，未加屏蔽时，其损耗包括介质损耗、欧姆损耗和辐射损耗三部分。 3.微波系统的负载发生全反射时，负载的反射系数为1，从信号源输入 的有效功率全部从负载反射回来，此时，从信号源输出端参考面看向负载，参考面上的回波损耗RL＝0 dB。 4.传输线上若导波波长为λg，则传输线上相隔λg/4的点，其阻 抗呈倒数，相隔λg/2的点，其阻抗相等。 5.N口微波网络散射矩阵[S ii]的元素S ii的物理意义为：i口接电源， 其余端口接匹配负载时i口的电压反射系数，元素S ij的物理意义为：j口接电源，其余端口接匹配负载时，从j口到i口的电压传输系数。 6.任何均匀传输系统传播的电磁波可分为三种，其中波导不能传输的 波型为TEM波。 7.圆柱形波导中还有一种与矩形波导中不同形式的模式简并现象，称 为极化简并。 8.写出两种常见的微波双口网络：放大器、滤波器；两种常 见的微波单口网络：负载、信号源。 9.从物理概念上分，模式激励可分为电场激励和磁场激励； 常见的模式激励装置有探针激励装置、耦合环激励装置、孔/缝激
励装置和直接耦合装置。 10. 同轴线的内导体半径为a ，外导体的内半径为b ，内外导体之间填 充有介质（?，μ），则同轴线上单位长度的电容为)a /b ln(C πε2= 单位长度的电感为)a /b ln(L πμ2=同轴线的特性阻抗为π εμ20)a /b ln(Z =若该同轴线拟用于宽带微弱微波信号的传送，b 与a 之比应为 3.59 若该同轴线拟用于窄带大功率微波信号的传送，b 与a 之比应为 1.65 ；实际工程中为兼顾这两种情况，通常的同轴线特性阻抗为 50 欧。同轴线单位长度的电容、电感与同轴线的参数.c a b 有关 11. 圆柱形谐振腔中，壁电流只有沿φ方向的电流的谐振模式是 TE 011 ，其Q 0值较其他模式高。 12. 全反射时，Γ=1，从信号源来的有效功率全部从负载反射回来， 此时回波损耗RL=0 dB 13. 阻抗匹配的方式主要有： 1负载阻抗匹配 2信号源阻抗匹配 3 信号源共轭匹配。 14. 圆柱形波导中还有一种与矩形波导中不同形式的简并现象，称为 极化 简并。 15. 终端短路的传输线的驻波系数是∞，负载处的反射系数是 - 1 。 终端开路的传输线的驻波系数是∞，负载处的反射系数是 + 1 16. 扁波导宽边a 和窄边b 的关系为 b=(0.10.2)a 标准波导宽边a 和窄边 b 的关系为 b=0.5a 17. TM 波的定义为Ez ≠0 而Hz=0的波称为横磁波 TE 波的定义为Hz ≠0 而Ez=0的波称为横电波
《微波技术基础》期末试题一 选择填空题（共30分，每题3分） 1.下面哪种应用未使用微波（） （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（） （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（） （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（） 5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为（） （a）（b）（c） 6.均匀无耗传输线的工作状态有三种，分别为，和。
7.耦合微带线中奇模激励的对称面是壁，偶模激励的对称面是壁。 8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、参量、参量、散射参量和参量。 9.衰减器有衰减器、衰减器和衰减器三种。 10.微波谐振器基本参量有、和三种。 二.（8分）在特性阻抗Z0=200?的传输线上，测得电压驻波比ρ=2，终端为 U0V，求终端反射系数、负载阻 =1 电压波节点，传输线上电压最大值 max 抗和负载上消耗的功率。 三．（10分）已知传输线特性阻抗Z0=75?，负载阻抗Z L=75+j100?，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的位置和传输线的输入阻抗（要求写清必要步骤）。 四．（10分）传输线的特性阻抗Z0=50Ω，负载阻抗为Z L=75Ω，若采用单支节匹配，求支节线的接入位置d和支节线的长度l（要求写清必要步骤）。五．（15分）矩形波导中的主模是什么模式；当工作波长为λ=2cm时，BJ-100型（a*b=22.86*10.16mm2）矩形波导中可传输的模式，如要保证单模传输，求工作波长的范围；当工作波长为λ=3cm时，求λp，vp及vg。 六．（15分）二端口网络如图所示，其中传输线的特性阻抗Z0=200Ω，并联阻抗分别为Z1=100Ω和Z2=j200Ω，求网络的归一化散射矩阵参量S11和S21，网络的插入衰减（dB形式）、插入相移与输入驻波比。
超越60自考网 浙江省2009年1月高等教育自学考试 电磁场与微波技术基础试题 课程代码：02349 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.一个矢量A在另一个矢量B上的投影称为映射，用数学表示为( ) A.A·B B.A×B C.e A·(B·e A) D.e B·(A·e B) 2.安培力与电流的________有关。( ) A.位置 B.方向 C.大小 D.以上都是 3.电通量的大小与所包围的封闭曲面的________有关。( ) A.面积 B.体积 C.自由电荷 D.形状 4.可用镜像法求解的两个相交的导体平面的夹角为( ) A.180° B.90° C.45° D.180°/n(n是整数) 5.磁场满足的边界条件是( ) A.B1n-B2n=0，H1t-H2t=J s B.H1t-H2t=0，B1n-B2n=J s C.B1n-B2n=0，H1n-H2n=0 D.B1t-B2t=0，H1n-H2n=J s 6.电场强度E=(e x3+e y4)sin(ωt-kz)的电磁波，其传播方向是沿________方向。( ) A.e x B.e y C.e x3+e y4 D.e z 7.电磁波垂直入射到导体上，随电磁波的频率增高进入导体的深度( ) A.不变 B.变深 C.变浅 D.都有可能 8.导波装置方波导可以传播( ) A.TEM波 B.TM和TE波 C.驻波 D.平面波 02349#电磁场与微波技术基础试题第 1 页共3 页
9.天线的选择性与天线的带宽都是天线的重要参数，天线的选择性越好，则带宽( ) A.越窄 B.越宽 C.与选择性无关 D.不变 10.电磁能是一种能量，能通过无线输送，其输送的能流密度为( ) A.E×H B.1/2εΕ2 C.1/2μH2 D.1/2εΕ2＋1/2μH2 二、名词解释及理解(本大题共5小题，每小题4分，共20分) 1.什么是保守场？并说明电位与路径的关系。 2.什么是体电荷密度？并指出什么情况下带均匀或非均匀电荷的球的球外电场与同等点电荷所产生的电场强度的关系。 3.什么是极化强度？ 4.什么是电磁波的相速，电磁波的相速可以超过光速吗？ 5.唯一性定理 三、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.力线的疏密表示场的大小，力线越________，场越小。 2.电位与电荷满足________关系，可以应用叠加原理。 3.理想导体内的电场为0，所以其电位也________。 4.自由空间的泊松（Poisson）方程，其边界条件有________类。 5.磁场的本质是________产生的。 6.电磁波的洛仑兹规范为________，它确立了运动电磁波之间的联系。 7.电磁波的衰减一般是由________损耗引起的。 8.短路线在传输线中可以等效为一个________。 9.电磁波的辐射装置称为________。 10.具有相同频率的模式场称为________场。 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 1.写出点电荷q电场强度和电场能量，从能量看，其说明了什么问题。 2.什么是零电位，有什么意义，简答静电学中电位为零的几种情况。 3.说明什么是TEM波。TEM波没有色散，而TE或TM波有色散，为什么还使用波导这一类的导波装置？ 02349#电磁场与微波技术基础试题第 2 页共3 页
填空题 1.微波是电磁波谱中介于超短波和红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短（即频率最高）的波段，其频率范围从300MHz（波长1m）至3000GHz（波长0.1mm）。微波波段分为米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个分波段。 2.微波的特点（因其波长）： ①似光性②穿透性③宽频带特性 ④热效应特性⑤散射特性⑥抗低频干扰特性 3.均匀传输线的分析方法： ①场分析法：从麦克斯韦方程出发，求出满足边界条件的波动解，得出传输线上电场和磁场的表达式，进而分析传输特性； ②等效电路法：从传输线方程出发，求出满足边界条件的电压、电流波动方程的解，得出沿线等效电压、电流的表达式，进而分析传输特性。 ——后一种方法实质是在一定条件下“化场为路”。 4.无线传输线的三种工作状态：①行波状态②纯驻波状态③行驻波状态 5.阻抗匹配的三种不同含义：①负载阻抗匹配②源阻抗匹配③共轭阻抗匹配 6.如何在波导中产生这些导行波呢？这就涉及到波导的激励，在波导中产生各种形式的导行模称为激励，要从波导中提取微波信息，即波导的耦合。波导的激励与耦合就本质而言是电磁波的辐射和接收，是微波源向波导内有限空间的辐射或在波导的有限空间内接收微波信息。由于辐射和接收是互易的，因此激励与耦合具有相同的场结构。 7.激励波导的三种方法：①电激励②磁激励③电流激励 8.微波技术与半导体器件及集成电路的结合，产生了微波集成电路。
9.光纤可分为石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层玻璃芯光纤、全塑料光纤。 10.光纤的三种色散：①材料色散②波导色散③模间色散 11.微波网络正是在分析场分布的基础上，用路的分析方法将微波原件等效为电抗或电阻元件，将实际的波导传输系统等效为传输线，从而将实际的微波系统简化为微波网络。尽管用“路”的分析法只能得到元件的外部特征，但它却可给出系统的一般传输特性，如功率传递、阻抗匹配等。而且这些结果可以通过实际测量的方法来验证。 12.还可以根据微波元件的工作特性综合出要求的微波网络，从而用一定的微波结构实现它，这就是微波网络的综合。 13.微波网络的分析与综合是分析和设计微波系统的有力工具，而微波网络分析又是综合的基础。 14.微波系统也不例外地有各种无源、有源元器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换，它们是微波系统的重要组成部分。微波元器件按其变换性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及非线性元器件三大类。 15.非线性元器件能引起频率的改变，从而实现放大、调制、变频等。主要包括微波电子管、微波晶体管、微波固态谐振器、微波场效应管及微波电真空器件等。 16.研究天线问题，实质上是研究天线在空间所产生的电磁场分布。空间任一点的电磁场都满足麦克斯韦方程和边界条件，因此，求解天线问题实质上是求解电磁场方程并满足边界条件。 17.天线的电参数：①天线方向图及其有关参数②天线效率③增益系数④极化和交叉极化电平⑤频带宽度⑥输入阻抗与驻波比⑦有效长度
2014年电子科技大学微波技术基础复试笔试题目(电子工程学院回忆版) 除了第四章和第七章（徐锐敏版教材）没考其他章节都考到了(全卷共200分) 填空题40分(20空每个2分)考查得很基础我只记住了几个我不会的第一个空是问你什么频率范围对应什么波段把那个表格看一下我记得是L 波段 矩形波导主模圆波导主模微带线主模 第六章我记得有个圆柱谐振腔的什么条件工作在什么模式就是2a/l那个貌似你翻书看看p172 第八章把三个什么效应记一下有法拉第旋转效应什么的这是一个空 (第八章整张试卷只考了大概3个空另外两个我忘了) 计算题是重头戏(共4题110分) 第一题计算矩形波导的传输模式（40分） 计算量很大有3小问第一小问能传输的模式太多了就是TE10 TE20 TE11 TM11……什么的实质上就是求各模式的截止波长还有就是要会画前几种(大概7种)模式的横截面图2,3小问简单 第二题是同轴线(20或30分) 比较简单记住传输主模时的截止波长pai(a+b)还是多少来着看清题目题目里给出的是直径还是半径 第三题传输线(20或30分) 比较简单需要记住反射系数驻波系数这些基本的公式就是计算太坑了(分式的复数计算) 很繁琐 第四题(20分) 微扰法就是在一个矩形谐振腔中竖直插进了一个介质棒好像是求谐振频率我不会你们把书上那块仔细看看 简答题(50分共5题每题10分) 我记得有正规模及其特性(主要是正交性完备性) 矩形波导单模传输有什么好处在中央开口有什么好处 波导的激励方法有哪些各有什么好处 剩下两个想不起来了 说明 1.填空题很基本把书看仔细 40分能拿到35+吧 2.千万千万要带上计算器！计算题要是没有计算器的话没法做 3.有些题就算不会也千万别空着不写哪怕写上点相关的一些东西你写上就多少能给你点分空着一分没有例如那个矩形腔的谐振我不会就把相关公式写上了多少能给点分 4.不要轻视笔试分数达不到120分的及格线就算初试成绩再高直接咔嚓2015年电磁场与微波技术复试笔试回忆 填空题 1、模式的三个特性：正交性、完备性、对称性 2、电磁场的法拉第旋转效应的意思
一、填空题（共25分，每空1分） 1、导波系统中的电磁波按纵向分量的有无，一般分为三种波型（或模）：______波、______波和_______波。 2、导波中场的纵向场分量和横向分量均满足_____________________方程，相互之间满足_________关系 3、均匀无耗传输线工作状态分为三种、、。 4、波导中的激励可以用______________、______________、____________和 _____________方式获得。 5、微带线中工作模式为_________________，矩形波导传输的主模是，圆波导传输的主模是。 6、若一两端口微波网络互易，网络参量[S]的特征为_______________。 7、阻抗匹配的方法中最基本的是采用_________________和_______________________。 8、开路λ/2线型谐振器等效为_______联谐振电路。 9、已知无耗传输线的特性阻抗为50Ω，驻波比为2，电压波节点处的输入阻抗为_________Ω，波腹点处的阻抗为___________Ω。 10、按传输模式分类，光纤分为___和_____________。 11、用微波铁氧体材料制成的常用微波元件有和___________。 二、利用圆图完成（要求写出必要的步骤）（21分） 1、（13分）已知传输线的特性阻抗为Z0，工作波长λ0=10cm，负载阻抗Z L=(0.3+0.6j)Z0，求第一个电压波腹至终端的距离l，驻波比ρ，行波系数K。 2、（8分）特性阻抗为50Ω的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹∣U∣max=20V，波节∣U∣min=12V，离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.37λ，求负载阻抗Z L=? 三、简答题(共13分) 1、(7分)试解释微带线的准TEM特性。
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。
微波技术与天线基础总复习题 一、填空题 1、微波是一般指频率从 至 范围内的电磁波，其相应的波长从 至 。并 划为 四个波段；从电子学和物理学的观点看，微波有 、 、 、 、 等 重要特点。 2、无耗传输线上的三种工作状态分别为： 、 、 。 3、传输线几个重要的参数： （1） 波阻抗： ；介质的固有波阻抗为 。 （2） 特性阻抗： ，或 ，Z 0=++ I U 其表达式为Z 0= ,是一个复数； 其倒数为传输线的 . （3） 输入阻抗（分布参数阻抗）： ,即Z in (d)= 。传输线输入阻抗的 特点是： a) b) c) d) （4） 传播常数： （5） 反射系数： （6） 驻波系数： （7） 无耗线在行波状态的条件是： ；工作在驻波状态的条件是： ； 工作在行驻波状态的条件是： 。 （8） 无耗传输线的特性阻抗0Z = , 输入阻抗具有 周期性，传输 线上电压与电流反射系数关系 ，驻波比和放射系数关系 。 4、负载获得最大输出功率时，负载Z 0与源阻抗Z g 间关系： 。 5、负载获得最大输出功率时，负载与源阻抗间关系： 。 6、史密斯圆图是求街均匀传输线有关 和 问题的一类曲线坐标 图，图上有两组坐标线，即归一化阻抗或导纳的 的等值线簇与反 射系数的 等值线簇，所有这些等值线都是圆或圆弧，故也称阻 抗圆图或导纳圆图。阻抗圆图上的等值线分别标有 ， 而 和 ，并没有在圆图上表示出来。导纳圆图可 以通过对 旋转180°得到。阻抗圆图的实轴左半部和右半
部的刻度分别表示或和或。圆图上的电刻度表示，图上0~180°是表示。 7、Smith圆图与实轴右边的交点为点。Smith圆图实轴上的点代表点，左半轴上的点为电压波点，右半轴上的点为电压波点。在传输线上电源向负载方向移动时，对应在圆图上应旋转。 8、阻抗匹配是使微波电路或系统无反射运载行波或尽量接近行波的技术措施，阻抗匹配主要包括三个方面的问题，它们是：（1）；（2）；（3）。 9、负载获得最大输出功率时，负载与源阻抗间关系： 10、矩形波导的的主模是模，导模传输条件是，其中截止频率为，TE10模矩形波导的等效阻抗为，矩形波导保证只传输主模的条件是。 11、矩形波导的管壁电流的特点是：（1）、（2）、（3）。 12、模式简并现象是指， 主模也称基模，其定义是。单模波导是指；多模传输是。 13、圆波导中的主模为，轴对称模为，低损耗模为。 微带线的特性阻抗随着w/h的增大而。相同尺寸的条件下，εr越大, 特性阻抗越 14、微波元器件按其变换性质可分为、、三大类。 15、将由不均匀性引起的传输特性的变化归结为等效。 16、任意具有两个端口的微波元件均可看做为。 17、[Z]矩阵中的各个阻抗参数必须使用法测量； [Y]矩阵中的各参数必须用法测量； 18、同一双端口网络的阻抗矩阵[Z]和导纳矩阵[Y]关系是。 19、多口网络[S]矩阵的性质：网络互易有，网络无耗有，网络对称时有 .