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电磁波理论与天线技术复习题

复习题答案一. 填空题

1. 0

[cos()cos()]x

E E e t z e t z ωβωβπ=-+--v v v

传播方向是 Z 方向，线极化波；

2．自由空间平面波，其电场强度

0cos()x E e E wt kz =-r r

，其电场矢量的

方向为X_；平面波的传播方向为 Z_；平面波的传播速度为__v k

ω=； 3. 研究一个矢量场，必须研究它的散度和旋度，才能确定该矢量场的性质。

4．标量场的梯度是保守、矢量场，标量场梯度的方向与标量场的等位面垂直。

5. 真空中一半径为a 的圆球形空间内，分布有体密度为ρ的均匀电荷，圆球

内的电场强度0

r E e ρε=r r ()

r a <；圆球外的

电场强度2

03a r ρε()

r e r a >v

。

6. 麦克斯韦方程组中的

D ρ

??=r 和

B E t

???=-

?r r 表明不仅_电荷_ 要产生电场，

而且随时间变化的_磁场也要产生电场。

7. 直角坐标系中，哈密顿算符表达式x

e e e x y z

????=++???r r r

，拉普拉斯算符表达式2222

222

x y z

????=++???；柱坐标系哈密顿算符表达式1r z e e e r r z

φφ????=

++???r r r 。

8．矢量

A e A e A A z

ρρ++=

→

，其散度为

y x z

A A A A x y z

?????=++???r ，其旋度为

y z x

e e e A x y z A A A ?????=

???r

r r r 。

9.球坐标系中标量函数的梯度

(,,)sin x

e e r e e r r r φ

??θφθθφ

????=++???r r

r r 10. 标量场()222

,,352x y z x y z ?=++，此标量

场的梯度为

6104x y z

xe ye ze ??=++r r r 。此标量场梯

度的散度为20；此标量场梯度的旋度为

11. 无限长直导线带电荷密度为l ρ，其

电场大小为2l r r E e r ρπ=r r

。

12. 无限长直导线通过电流为I ，其磁感

应强度为：φφπμe r I B ρρ20=

13．均匀面电流密度为s J r

的平面电流，

其稳恒磁场大小为2

J H =

14．导体表面的电荷密度S

ρ与导体外的电

位函数?的关系s n ρ?

ε?=-?；导体表面电场方向与导体表面的关系垂直 15. 将4

jkz j

-+ 转换为时谐形式

0(,)cos()4

E z t E t kz π

ω=-+

16.

0[cos()cos()]

x y E E e t z e t z ωβωβπ=-+--v v v

传播方向是 z 方向，线极化波； 17．恒定磁场中两种介质的分界面处磁

场强度H r

，磁感应强度B r 应满足的边

界条件分别为，，。静电场中两种介质的分界面处电场强

度E ?，电通密度D ?

应满足的边界条件分别为 1212,n

D D

E E ρ-==

18．自由空间平面波，其电场强度

cos()x E e E wt kz =-r r

，

其电场矢量的方向为x 方向；平面波的传播方向为z 方向；

平面波的传播速度为v k

ω=； 19. 静电场的电场能量密度为：

E D E e 2

121212==?=εωρρ；稳恒磁场的磁场能

量密度为：HB H B H m

21212==?=

μω

σρ

20. 元电辐射体在r 处的辐射功率流密

度为 {}2

11Re (sin )222av

Idl S E H r

θηλ*

=?=r

&&，方向性函数为：(),sin F θ?θ=

天线效率A

η：天线效率是指辐射功率

Pr 与天线输入功率Pin 之比值,L

P 为

损耗功率记为，即

P P P P P η==+

二、问答题

1．写出电磁场MAXWELL 方程组的微分形式，解释每个方程的物理意义并说明电磁波产生的机制；写出MAXWELL 方程组的积分形式和复数形式。

D H J t B

E t D B ρ????=+???????=-?

?????=?

??=?r

r r

r （1）（2）（3）

（4）

（1）全电流定律，电流和变化的电场都

会激发磁场；（2）法拉第电磁感应定律，变化的磁场会激发电场；（3）高斯定理，穿过任一封闭面的电通量等于此面所包围的自由电荷电量; （4）磁通连续性原理：穿过任一封闭面的磁通量恒等于零。第一方程说明变化的电场能在周围激发磁场，第二方程说明变化的磁场能再周围激发电场，这样交变的电磁场就会向外以波的形式发射电磁波，传送能量。

麦克斯韦方程的积分形式：

0C S S C

H dl J dS dS t

E dl B dS t B dS D dS d τ

ρτ??=?+???

?=-???=?=???????

v v v v v v v v v v v v ????

麦克斯韦方程的复数形式

2、用什么物理量描述电场和磁场的性质？从电场和磁场的这些物理量出发，说明静电场和恒定磁场分别是什么性质的场

分别用散度和旋度描述电场、磁场；静电场旋度为0，散度等于空间电电荷密度，说明静电场是有源发散场、无旋场，保守场；恒定磁场散度为0，旋度等于空间点的电流密度，说明恒定磁场是无源、有旋场，非保守场。

0E j B H J j D D B

ωωρ??=-??=+??=??=r r &&r r r &&&r &&r &

3、对于不同波段的电磁波各采用什么类型的天线？

一、长,中波天线： (一)垂直线状天线；(二)加顶垂直天线

二、短波天线： (一) 水平对称振子天线；(二) 同相水平天线；

(三) 菱形天线；三、超短波天线： (一) 引向反射天线；(二) 蝙蝠翼振子天线

四、微波天线： (一) 喇叭天线； (二) 抛物面天线

(三) 卡塞格伦天线；(四) 微带天线

三．证明题

1．证明标量函数的梯度的旋度为0，即()0????=

()(

)()......

i j k x y z

i j k i x y z y z y z

x z

??????????????=??++????????=

=-+?????????????=r

r r r

2．证明矢量场的旋度的散度为0，

即()0=????A ρ

()()(

x y z y y x x

z z i j k A x y z A A A A A A A A A x y z y z x z x

y ?? ??

?? ????=? ?

??? ? ???

???????????=-+-+- ????????????=r r r

r g g 3．

已知

1R a R R R ??

=?=- ???

证明

()12222

11111122......

11()x y z x y z

x x y z R

e e e R x

y z R e e e x R y R z R x y z x

e R R xe ye ze R R R a R -??????????=++ ? ? ?

??????????????????=

++ ? ? ??????????

-++=+=-++=-=-r

r r r r r r

r r r

4．已知q

s d D D S

=?=????ρρσ求证

根

据高

斯

定

理

q dv dv D s d D V

==???=?????????ρρ

ρρ

5. 根据安培环路定理，证明稳恒磁场的

旋度方程：j H ρ

ρ=?? 根据安培环路定理

()???????==?=????=?C

s d J I l d H s d H I l d H ρρρρρρρρ

H ρ

ρ=???

6. 设静电场场强为

e R q E ρρ2

04πε=

，求

证其旋度为0，即，0

=??E ρ

证明:

四．计算题

1．半径a 导体球面电位U 0,球外无电荷，求空间电位?，电场强度E

解： 2

0??=()0

14141440

10120

=???=??=???=???? ????? ?????-==????

????? ???-??=??

? ????=???? ?

???=????s d E l d E E R q

R q R a q R q a E c

ρρρρρ

ρρρ标量函数梯度的旋度为πεπεπεπε

场只是径向一元函数，得 ?

? ? 导体球面电位为U 0，无穷远处电位为

零。分别将r =a 、 r =∞代入上式，得 1

0c c =+∞

? ?

2．同心球电容器的内导体半径为a ，外导体的内半径为b ，其间填充两种介质，上半部分的介电常数1

ε，下半部分的介电常数2

ε，如图所示，求该电容器的电容。

解：由边界条件知12r

E E Ee ==r r r

2221122122

122

121212222(),2()11

()52()2()2()b

a a r E r E r E q q

E r q q U Edr dr r b a ab q C U b a

πεπεπεεπεεπεεπεεπεε+=+==

+-===-+++=

=-??内外导体间的电压：

（分）电容为：

3.半径为

电荷密度分布为的球体，计算球内外各点电通密度。

10d d r r dr dr ???

= ???

d r C dr ?=1

02C U C a

,0C aU C =-=00/()

aU r

r a r U r a

?>?=?

≤?12

C d dr r

C r

?=-

+a ?

??-=2201a r ρρ

解：由于均匀对称性，电通密度等于电量与面积比

在球体内部在球体外部

4. 设x <0的半空间充满磁导率为μ的均匀媒质， x >0的半空间的磁导率为μ0，现有一无限长直电流I 沿z 轴正向流动，且处在两种媒质的分界面上，如图所示。求两种媒质中的磁通密度。

解：利用介质中的安培环路定理

?=?C

I l d H ρ

????

??-

=???? ??-=???

? ??-==???2

534441a r r dr a r r dr r a r dv Q r

πρπρπρρr

r r

e a r r e r Q e S Q D ρρ

ρρ???

? ??-===2

534ρπr

r a a r e r Q D ρρ

ρ2

3202

3015244πρπρπ===120

120

n n B B B B

B e B

H H ?

πρπρπρπρμ

μμμμ

μ==+

+==r r

r r r

5. 如图所示，长直导线中载有电流 cos m

i I t ω=，矩形导线框位于其近旁，其两边与直线平行并且共面，求矩形导线框中的磁通量。

解：载流导线产生的磁场强度的大小为 0

B r

μπ= 穿过线框的磁通量为0

cos .ln

22c a

c a

i bI t c a

B ds bdr r c

μμωφππ+++===??v v 6．长直导线和底角60?的直角

三角形导线回路共面放置，尺寸如图所示，计算他们之间的互感。

解：设长直导线通过电流I ，根据安培环路定理有：0

2I B x μπ=，

穿过三角形回路面积的通量为

00033[()ln(1)]222d b

d b

I I I z b d x b

BdS dx dx b d b x x d

μμμ?π

π+++-==

==++-??

()??

???-++=

b d b d b I

M )1ln(230πμ?

60°

7. 一个的单匝矩形线圈放在

时变磁场中，线圈面的法线n 与y 轴成角。求 ? 1）线圈静止时的感应电动势；

? 2）线圈以角速度绕x 轴旋转

时的感应电动势。解；1）静止时

2）旋转时，磁场变化加上运动，此时是时间的函数，其旋转角为

8. 在自由空间某点存在频率为5 GHz 的时谐电磁场, 其磁场强度复矢量为：

w h ?t B e B y ωsin 0?

?=αω

αωωcos )sin()sin(00

t hw B hw n t B e S d B y S

=?=?=Φ?????αωωcos )cos(0

t hw B dt d in -=Φ

-=E n

ωα=)

cos()sin()()(0t hw t B S t n t B ωω=?=Φ??)2cos(0

t hw B dt

d in ωω-=Φ-=E

求：(1)磁场强度瞬时值H (t ); (2)电场强度瞬时值E (t )。

解：

由可知

所以

(100/3)0.01(/)j z y

H e e A m π-=r r

&9(100/3)251010

()Re[0.01]0.01cos[10(100/3)](/)

j z

j t

H t e e e e t z A m ππππ-??==-r r r

(100/3)(100/3)110103600.010

1.2x

j z

e e e

j j E H x

y z e e e ππωεπππ-----???=??=?????=r r r r r &&r

H j E ωε??=r r

9.电磁波在真空中传播，其电场强度矢量复数表达式为试求：

(1) 工作频率f ;

(2) 磁场强度矢量的复数表达式；

(3) 坡印廷矢量的瞬时值和时间平均值；

解：(1) 真空中传播的均匀平面电磁波的电场强度矢量的复数表达式为所以

420()10(/)j z

E e je e

V m π--=-r r r &420()10(/)j z

x y

E e je e V m π--=-r r r &Hz f v

f k v k 9

0103,2,1031,20?====?===λ

υλλπ

εμπ10(100/3)1010()Re[ 1.2]

1.2cos[10(100/3)](/)

j z j t x x E t e e e e t z V m ππππππ-==-r r r

其瞬时值为：

(2) 磁场强度复矢量为：

磁场强度的瞬时值为：

(3) 坡印廷矢量的瞬时值和时间平均值为

410[cos()sin()]x y E e t kz e t kz ωω-=-+-r r

r 42000

011()10,120j z z y x

H e E e je e πηηηπ--=?=+=

=r r r &&40

(,)Re[()]

10[cos()sin()]

j t y x H z t H z e e t kz e t kz ωωωη-==---r

&r r

()()()

()()()()()()()

8220

,,,10cos sin 0sin cos 010cos sin x y z z S z t E z t H z t e e e t kz t kz t kz t kz e t kz t kz ωωηωωωωη--=?=-----=-+-r r

r r r r 822(,)(,)(,)

10[cos ()sin ()]

S z t E z t H z t e t kz e t kz ωω-=?=-+-r r r

r r

10．在空气中传播的一个平面波有下述两个分量

这是什么极化波? 试求该波所传输的平均功率密度;

[解］电场强度二分量的复振幅为

E 1≠E 2, φ=-60°, 这是右旋椭圆极化波。电场强度复矢量为:

磁场强度复矢量为 :

()5cos()/()6cos(60)

/x y

E t t kz V m E t t kz V m ωω?=-??

=--???1

602

56x j j

y E E E e E e φ-?==???==??12????()j jkz

x y

E xE yE

e e xE yE

φ-=+=+12

???()j jkz

j jkz H z E yE xE e e φφηη

--=?=-8

110Re ()*()2av

z S E z H z e η-??=?=????

r &&&

其共轭复矢量为 :

平均功率密度为：

11、已知天线所发射的球面电磁波的电场和磁场分别为：

求天线的发射功率。解：

22202

02222222

002

00002000

1sin ()cos ()81sin ()()cos ()sin cos ()341()3r r s T

S t E H e E H e A t kr r

A P t S t ds d A t kr r d t kr r A P P t dt T θ?ππθ

ωηπθ?ωθθωηηπη=?==-==-=-==

????r r r r r r r g g ?

??()j jkz

H yH xH e e φ-=-***

11????Re[]Re[()()]

221?Re()2

av x y y x x y y x S E H x y E H y x E H z E H E H =

?=?-?=+22

11220

11??()22av

E E S z E H E H z η+=+=0

sin cos(),1sin cos()E A t kr r H A t kr r

?θωθωη=-=-

微波技术与天线傅文斌习题答案第4章

第4章无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？答微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。解定义A 参量的线性关系为 () () ?? ?-+=-+=221221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2221212 2 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=??????=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。解由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即 ?????? ????=????????? ???????????100010001*11*23 *13*23 *11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S 得

微波技术与天线考试复习重点(含答案)

微波技术与天线复习提纲（2011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. 均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？ 4. 均匀传输线方程通解的含义 5. 如何求得传输线方程的解？ 6. 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，传输常数错误!未找到引用源。，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0Z =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 v ωβ= ；4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ 的关系2π λβ==。

7. 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，与导波系统的状态特性无关，10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ z ββ+=+ 反射系数：传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系数，对于无耗传输线，它的表达式为2(2)10110 ()||j z j z Z Z z e Z Z βφβ---Γ==Γ+ 驻波比：传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比，也称为驻波系数。反射系数与输入阻抗的关系：当传输线的特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数一一对应，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定；当10Z Z =时，1Γ=0，此时传输线上任一点的反射系数都等于0，称之为负载匹配。驻波比与反射系数的关系：111||1|| ρ+Γ=-Γ，驻波比的取值范围是1ρ≤<∞；当传输线上无反射时，驻波比为1，当传输线全反射时，驻波比趋于无穷大。显然，驻波比反映了传输线上驻波的程度，即驻波比越大，传输线的驻波就越严重。 8. 均匀传输线输入阻抗的特性，与哪些参数有关？ 9. 均匀传输线反射系数的特性 10. 简述传输线的行波状态，驻波状态和行驻波状态。 11. 什么是行波状态，行波状态的特点 12. 什么是驻波状态，驻波状态的特性 13. 分析无耗传输线呈纯驻波状态时终端可接哪几种负载，各自对应的电压电流分布 14. 介绍传输功率、回波损耗、插入损耗 15. 阻抗匹配的意义，阻抗匹配有哪三者类型，并说明这三种匹配如何实现？

微波技术与天线复习题

微波技术与天线复习题一、填空题 1微波与电磁波谱中介于（超短波）与（红外线）之间的波段，它属于无线电波中波长（最短）的波段，其频率范围从（300MHz）至（3000GHz）,通常以将微波波段划分为（分米波）、（厘米波）、（毫米波）和（亚毫米波）四个分波段。 2对传输线场分析方法是从（麦克斯韦方程）出发，求满足（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）。 3无耗传输线的状态有（行波状态）、（驻波状态）、（行、驻波状态）。 4在波导中产生各种形式的导行模称为波导的（激励），从波导中提取微波信息称为波导的（耦合），波导的激励与耦合的本质是电磁波的（辐射）和（接收），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。 5微波集成电路是（微波技术）、（半导体器件）、（集成电路）的结合。 6光纤损耗有（吸收损耗）、（散射损耗）、（其它损耗），光纤色散主要有（材料色散）、（波导色散）、（模间色散）。 7在微波网络中用（“路”）的分析方法只能得到元件的外部特性，但它可以给出系统的一般（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。另外还可以根据

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。 8微波非线性元器件能引起（频率）的改变，从而实现（放大）、（调制）、（变频）等功能。 9电波传播的方式有（视路传播）、（天波传播）、（地面波传播）、（不均匀媒质传播）四种方式。 10面天线所载的电流是（沿天线体的金属表面分布），且面天线的口径尺寸远大于（工作波长），面天线常用在（微波波段）。 11对传输线场分析方法是从（麦克斯韦方程）出发，求满足（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）。 12微波具有的主要特点是（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）。 13对传输线等效电路分析方法是从（传输线方程）出发，求满足（边界条件）的电压、电流波动解，得出沿线（等效电压、电流）的表达式，进而分析（传输特性），这种方法实质上在一定条件下是（“化场为路”）的方法。 14传输线的三种匹配状态是（负载阻抗匹配）、（源阻抗匹配）、（共轭阻抗匹配）。 15波导的激励有（电激励）、（磁激励）、（电流激励）三种形式。

微波技术与天线课后题答案

1-1 解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> 此传输线为长线 1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===?<< 此传输线为短线 1-3答：当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。 1-4 解：特性阻抗 050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cm B 1=ω C 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()220 1 j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'= - 将 22233 20,2,42 i r U V U V z πβλπλ'===?= 代入 3 32 2 3 4 20220218j j z U e e j j j V ππλ-'==+=-+=- ()34 1 2020.11200 z I j j j A λ'== --=- ()()()34 ,18cos 2j t e z u z t R U z e t V ωλπω'=??''??==- ????? ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=??''??==- ????? 1-6 解： ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''== ()()()2123 2 1 100j j z z U z e U z e πβ' ' -''== ()() ()() 6 1 1100,100cos 6j U z e V u z t t V ππω'=? ?=+ ?? ?

微波与天线习题

第一章均匀传输线理论 1．在一均匀无耗传输线上传输频率为3GHZ 的信号，已知其特性阻抗0Z =100Ω，终端接 l Z =75+j100Ω的负载，试求： ① 传输线上的驻波系数； ② 离终端10㎝处的反射系数； ③ 离终端2.5㎝处的输入阻抗。 2．由若干段均匀无耗传输线组成的电路如图，已知g E =50V ,Z 0=g Z = 1l Z =100Ω,Z 01=150Ω,2l Z =225Ω,求： ① 分析各段的工作状态并求其驻波比； ② 画出ac 段电压、电流振幅分布图并求出极值。 3．一均匀无耗传输线的特性阻抗为500Ω，负载阻抗l Z =200-j250Ω,通过4 λ 阻抗变换器及并联支节线实现匹配，如图所示，已知工作频率f =300MHZ ，求4 λ 阻抗变换段的特性阻抗01Z 及并联短路支节线的最短长度min l 。

4．性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比为ρ，第一个电压波节点离负载的距离为min1l ，试证明此时终端负载应为 min1 min1 1tan tan l j l Z j l ρβρβ-Z =- 5 明无耗传输线上任意相距 4 λ 的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。 6某一均匀无耗传输线特性阻抗为0Z =50Ω，终端接有未知负载l Z ，现在传输线上测得电压最大值和最小值分别为100mV 和200mV ，第一个电压波节的位置离负载min13 l λ =，试求负载阻抗l Z 。 7．传输系统如图，画出AB 段及BC 段沿线各点电压、电流和阻抗的振幅分布图，并求出电压的最大值和最小值。（图中R=900Ω） 8．特性阻抗0150Z =Ω的均匀无耗传输线，终端接有负载250100l j Z =+Ω，用 4 λ 阻抗

微波技术与天线试卷B

1 2007 /2008学年第 2 学期课程名称：微波技术与天线共 5 页试卷： B 考试形式：闭卷一、填空题（每空1分，共10分） 1、微波的频率范围从到。 2、圆波导的主模是。 3、微带线的高次模有两种模式，其中波导模式存在于与之间。 4、无耗传输线上任意相距λ/2处的阻抗。 5、矩形波导中传输的主模是__________。 6、圆波导中损耗最小的的模式是_______________。 7、电基本振子的远区场是一个沿着径向向外传输的电磁波。 8、天线的有效长度越长，表明天线的辐射能力___________。二、选择题（每题2分，共20分） 1、若传输线上全反射时，驻波比等于。 A ：0 B ：1 C ：2 D ：∞ 2、双导体传输系统中传输的是。 A ：TE 波 B ：TM 波 C ：TEM 波 D ：TE 和TM 波 3、匹配双T 的四个端口。 A ：只有两个端口匹配 B ：完全匹配 C ：只有三个端口匹配 D ：完全不匹配 4、当单极天线的高度h<<λ时，其有效高度约为实际高度的。 A ：2/3 B ：1/3 C ： 1/2 D ：1/4

5、无耗传输线，终端断短路时在电压波腹点处，相当于。A：并联谐振B：串联谐振C：纯电感D：纯电容 6、在微波视距通信设计中，为使接收点场强稳定，希望反射波的成分 _________。 A：愈小愈好B：愈大愈好C：适当选择D：不确定 7、传输线的工作状态与负载有关，当负载开路时，传输线工作在何种状态?( ) A.混合波 B.行波 C.驻波 D.都不是 8、可以导引电磁波的装置称为导波装置，传播不受频率限制的导波装置是( ) A. 方波导 B.同轴线 C. 圆波导 D.以上都可以 9.天线是发射和接收电磁波的装置，其关心的主要参数为( ) A.增益 B.驻波比 C. 方向图 D.以上都是 10、在规则金属波导中波的传播速度比无界空间媒质中传播的速度。A：快B：慢C：相等D：无法确定三、简答题（每题6分，共24分） 1、对均匀传输线的分析方法通常有哪两种？各自特点是什么？ 2

《微波技术与天线》傅文斌-习题标准答案-第章

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第章

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17 第2章微波传输线 2.1什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。答长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将1.0>l 的传输线视为长线，将1.0

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第2章

第2章微波传输线 2.1什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。答长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将1.0>l 的传输线视为长线，将 1.0

微波技术与天线考试试卷(A)

一、填空（102?） 1、充有25.2r =ε介质的无耗同轴传输线，其内、外导体直径分别为 mm b mm a 72,22==，传输线上的特性阻抗Ω=__________0Z 。（同轴线的单位分布电容和单位分布电感分别()() 70120104,F 1085.8,ln 2ln 2--?==?===πμμεπμπεm a b L a b C 和m H ) 2、匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最_ __________处，在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量，使其反射变小。 3、平行z 轴放置的电基本振子远场区只有________和________ 两个分量，它们在空间上___________（选填：平行，垂直），在时间上_______________（选填：同相，反相）。 4、已知某天线在E 平面上的方向函数为()?? ? ??-=4sin 4sin πθπθF ，其半功率波瓣宽度_________25.0=θ。 5、旋转抛物面天线由两部分组成， ___________ 把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反射面，而抛物反射面将其投过来的球面波沿抛物面的___________向反射出去，从而获得很强 ___________。二、判断（101?） 1、传输线可分为长线和短线，传输线长度为3cm ，当信号频率为20GHz 时，该传输线为短线。（） 2、无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。（）

3、由于沿smith 圆图转一圈对应2λ，4λ变换等效于在图上旋转180°，它也等效于通过圆图的中心求给定阻抗（或导纳）点的镜像，从而得出对应的导纳（或阻抗）。（） 4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时，则负载能得到信源的最大功率。（） 5、微带线在任何频率下都传输准TEM 波。（） 6、导行波截止波数的平方即一定大于或等于零。（） 7、互易的微波网络必具有网络对称性。（） 8、谐振频率、品质因数和等效电导是微波谐振器的三个基本参量。（对） 9、天线的辐射功率越大，其辐射能力越强。（） 10、二端口转移参量都是有单位的参量，都可以表示明确的物理意义。（）三、简答题（共19分） 1、提高单级天线效率的方法？（4分） 2、在波导激励中常用哪三种激励方式？（6分） 3、从接受角度来讲，对天线的方向性有哪些要求？(9分) 四、计算题（41分） 1、矩形波导BJ-26的横截面尺寸为22.434.86a mm b ?=?，工作频率为3GHz ，在终端接负载时测得行波系数为0.333，第一个电场波腹点距负载6cm ，今用螺钉匹配。回答以下问题。（1）波导中分别能传输哪些模式？（6分）（2）计算这些模式相对应的p νλ,p 及。（9分）

天线理论与技术课程设计

天线理论与技术课程设计报告课程名称均匀直线阵专业通信工程班级班学号姓名指导教师 2015年5月8日

一、实验目的： 1. 了解阵列天线的波束形成原理写出方向图函数 2. 运用MATLAB仿真阵列天线的方向图曲线 3. 变换各参量观察曲线变化并分析参量间的关系二、实验环境： MATLAB8.0，WIN8.1系统三、实验原理：单个天线的方向性是有限的，为了加强天线的定向辐射能力，可以采用天线阵(Arrays)。天线阵就是将若干个单元天线按一定方式排列而成的天线系统。排列方式可以是直线阵、平面阵和立体阵。实际的天线阵多用相似元组成。所谓相似元，是指各阵元的类型、尺寸相同，架设方位相同。天线阵的辐射场是各单元天线辐射场的矢量和。只要调整好各单元天线辐射场之间的相位差，就可以得到所需要的、更强的方向性。 1. 阵列天线：阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和—矢量和由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整，这就使阵列天线具有各种不同的功能，这些功能是单个天线无法实现的。 2. 方向图乘积原理：天线阵的合成方向图等于单元天线方向图与阵列因子的乘积。方向图乘积定理

f(θ,φ)=f1(θ,φ)×fa(θ,φ) （3-1）上式表明，天线阵的方向函数可以由两项相乘而得。第一项f1(θ,φ)称为元因子（Primary Pattern ），它与单元天线的结构及架设方位有关；第二项fa(θ,φ)称为阵因子（Array Pattern ），取决于天线之间的电流比以及相对位置，与单元天线无关。方向函数（或方向图）等于单元天线的方向函数（或方向图）与阵因子（或方向图）的乘积，这就是方向图乘积定理。已知对称振子以波腹电流归算的方向函数为： ()cos(cos )cos()()60/sin m E kl kl f I r θθθθθ -== （3-2）将l=0.25λ代入式上式可得半波振子的方向函数为： cos(cos )2()sin F π θθθ = （3-3）如果均匀直线阵的单元天线为半波阵子的话，此即为元因子。 3. 均匀直线阵,就是所有单元天线结构相同，并且等间距、等幅激励而相位沿阵轴线呈依次等量递增或递减的直线阵。如下图所示,N 个天线元沿y 轴排列成一行，且相邻阵元之间的距离相等都为d ，电流激励为I n =I n-1e j ξ(n=2,3, :,N)，根据方向图乘积定理，均匀直线阵的方向函数等于单元天线的方向函数与直线阵阵因子的乘积。在实际应用中，不仅要让单元天线的最大辐射方向尽量与阵因子一致，而且单元天线多采用弱方向性天线，所以均匀直线阵的方向性调控主要通过调控阵因子来实现。因此本实验讨论主要针对阵因子，至于均匀直线天线阵的总方向图只要将阵因子再乘以单元天线的方向图就可以得到了。图4-1 均匀直线阵坐标图

天线理论与技术答案

天线理论和技术答案【篇一：《天线和电波传播理论》试卷及答案】 (1) 103.8 khz= hz=mhz； (2) 0.725 mhz= hz=khz．。 3、半波振子的方向函数为，方向系数为。 4、maxwell提出的电流的概念，使在任何状态下的电流都可保持连续，并且指明电流和电流是产生涡旋磁场的源。 5、坡印廷矢量的大小代表，其单位为，其方向代表，瞬时坡印廷矢量的表达式为。 6、任一线极化波都可分解为两个振幅、旋向的圆极化波，任一圆极化波都可分解为两个振幅、相互且相位的线极化波。二、单项选择题：（每小题2分，共20分） 1. 我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位.在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收.实现这种信号传递的是( ) a.超声波 b.次声波 c.声波 d.电磁波 2. 关于电磁波的传播，以下说法正确的是（） a．只能在真空中传播 b．在水中不能传播 c．可以在很多介质中传播 d．只能在空气中传播 3．微波炉中不能使用金属容器，这主要是因为（） a．金属易生锈，弄脏炉体 b．金属容易导电，造成漏电事故 c．微波能在金属中产生强大的电流，损坏微波炉d．金属易传热，使炉体温度过高 4．下列说法正确的有（）

a．频率越低的电磁波的波长越短b．频率越高的电磁波传播速度越快 c．频率越低的电磁波传播速度越快 d．频率越高的电磁波的波长越短 5. 在2003年4月的伊拉克战争中，美英联军在战争中使用电子干扰取得了很好的效果，争取到了战争的主动权，电子干扰具体地说就是（） a．对敌方发射电磁波 b．对敌方发射很强的电磁波c．对敌方发射频率很高的电磁波 d．对敌方发射和敌方电子设备工作频率相同的电磁波，施放反射电磁波的干扰波 6. 对极化强度为的电介质，束缚体电荷密度为＿＿＿＿＿ a. b. c. d. 7. 是 a. 左旋圆极化 b. 左旋椭圆极化 c. 右旋圆极化 d. 右旋椭圆极化 8. 在两种不同介质（）的分界面上，电场强度的切向分量 a. 总是连续的 b.总是不连续的 c. 可能连续也可能不连续 d. ，时连续第 1 页共 3 页 9. a. c. 入射方向矢量为 b.d.

微波技术与天线习题

6.1 简述天线的功能。天线应有以下功能: ①天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配。 ②天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性。 ③天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化。 ④天线应有足够的工作频带。 6.2 天线的电参数有哪些？方向图参数：主瓣宽度，旁瓣电平，前后比方向系数天线效率增益系数极化和交叉极化电平频带宽度输入阻抗与驻波比有效长度

6.3 按极化方式划分, 天线有哪几种？按天线所辐射的电场的极化形式可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。 6.4 从接收角度讲, 对天线的方向性有哪些要求？接收天线的方向性有以下要求: ①主瓣宽度尽可能窄, 以抑制干扰。但如果信号与干扰来自同一方向, 即使主瓣很窄,也不能抑制干扰; 另一方面, 当来波方向易于变化时, 主瓣太窄则难以保证稳定的接收。因此, 如何选择主瓣宽度, 应根据具体情况而定。 ②旁瓣电平尽可能低。如果干扰方向恰与旁瓣最大方向相同, 则接收噪声功率就会较高, 也就是干扰较大; 对雷达天线而言, 如果旁瓣较大, 则由主瓣所看到的目标与旁瓣所看到的目标会在显示器上相混淆, 造成目标的失落。因此, 在任何情况下, 都希望旁瓣电平尽可能的低。 ③天线方向图中最好能有一个或多个可控制的零点, 以便将零点对准干扰方向,而且当干扰方向变化时, 零点方向也随之改变, 这也称为零点自动形成技术。

6.8 有一长度为d l的电基本振子,载有振幅为I0、沿+y方向的时谐电流,试求其方向函数, 并画出在xOy面、xOz面、yOz面的方向图。 F(θ) = sinθ，θ指辐射方向与y轴的夹角 xOy面

《微波技术与天线》习题答案

《微波技术与天线》习题答案章节微波传输线理路 1.1 设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ，求负载反射系数 1Γ，在离负载λ2.0，λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少？解：31)()(01011=+-=ΓZ Z Z Z πβλ8.0213 1 )2.0(j z j e e --=Γ=Γ 31 )5.0(=Γλ （二分之一波长重复性） 31 )25.0(-=Γλ Ω-∠=++= 79.2343.29tan tan )2.0(10010 l jZ Z l jZ Z Z Z in ββλ Ω==25100/50)25.0(2λin Z （四分之一波长阻抗变换性） Ω=100)5.0(λin Z （二分之一波长重复性） 1.2 求内外导体直径分别为0.25cm 和0.75cm 的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质，求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。解：同轴线的特性阻抗a b Z r ln 60 0ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600a b Z 当25.2=r ε时，Ω== 9.43ln 60 0a b Z r ε 当MHz f 300=时的波长： m f c r p 67.0== ελ 1.3题设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ，第一个电压波节点离负载的距离为

1m in l ，试证明此时的终端负载应为1 min 1 min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--? = 证明： 1 min 1min 010)(1 min 101 min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρ ββ--? =∴=++?=由两式相等推导出：对于无耗传输线而言：）（ 1.4 传输线上的波长为： m f r 2c g == ελ 因而，传输线的实际长度为： m l g 5.04 ==λ 终端反射系数为： 961.051 49 01011≈-=+-= ΓZ R Z R 输入反射系数为： 961 .051 49 21== Γ=Γ-l j in e β 根据传输线的4 λ 的阻抗变换性，输入端的阻抗为： Ω==25001 2 0R Z Z in 1.5 试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。证明：令传输线上任意一点看进去的输入阻抗为in Z ，与其相距 4 λ 处看进去的输入阻抗为' in Z ，则有： z jZ Z z jZ Z Z ββtan tan Z 10010 in ++=

微波技术与天线试卷和答案B

微波技术与天线试卷B 一、填空题（每空2分，共40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．均匀无耗传输线工作状态分三种：（1）（2）（3）。 3．当传输线的负载为纯电阻R L >Z 0时，第一个电压波腹点在；当负载为感性阻抗时，第一个电压波腹点距终端的距离在范围内。 4．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。 5．表征微波网络的参量有：；；；；。 6．微波谐振器有别于传统谐振器在于它的特性。频率大于300MHz 一般就需要使用微波谐振器，这是由于使得等原因。微波谐振器常见有和等类型。 1．分布、集中。 2．行波状态、驻波状态、行驻波状态。 3．终端、0/4z λ<< 4．共扼匹配、无反射匹配、/4λ阻抗匹配器、枝节匹配器 5．阻抗参量；导纳参数、转移参数、散射参数、传输参数。 6．高频率时Q 值高的；高于300MHz 时，传统LC 回路欧姆损耗、介质损耗、辐射损耗增大； Q 值降低；传输线型；金属波导型二、（20分）长度为3λ/4，特性阻抗为600Ω的双导线，端接负载阻抗300Ω；其输入端电压为600V 。试画出沿线电压、电流和阻抗的振幅分布图，并求其最大值和最小值。解答： L Z Z Z Z L L +-= Γ =-1/3=1/3exp(j π) （2分） V V V e e V V e e V d V L L j j L d j L d j L L 450600 )3/4()3 1 1()4/3() ||1()()3(2/3)2(-==-=+=∴Γ+=++-+-Φ+πππββλ （4分）

微波技术与天线考试试卷与答案

微波技术与天线考试试卷（A ）一、填空（210?分=20分） 1、天线是将电磁波能量转换为高频电流能量的装置。 2、天线的方向系数和增益之间的关系为G D η=。 3、对称振子越粗，其输入阻抗随频率的变化越_缓慢_，频带越宽。 4、分析电磁波沿传输线传播特性的方法有场和路两种。 5、半波对称振子的最大辐射方向是与其轴线垂直；旋转抛物面天线的最大辐射方向是其轴线。 6、 /4λ终端短路传输线可等效为电感的负载。 7、传输线上任一点的输入阻抗in Z 、特性阻抗0Z 以及负载阻抗L Z 满足。 000tan tan L in L Z jZ z Z Z Z jZ z ββ+=+ 8、微波传输线按其传输的电磁波波型，大致可划分为TEM 传输线，TE 传输线和TM 传输线。 9、传输线终端接一纯感性电抗，则终端电抗离最近的电压波腹点的距离为14λφπ 。 10、等反射系数圆图中，幅角改变π时，对应的电长度为0.25；圆上任意一点到坐标原点的距离为/4λ。二、判断（10?2分=20分） 1. 同轴线在任何频率下都传输TEM 波。√ 2. 无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。〤 3. 若传输线长度为3厘米，当信号频率为20GHz 时，该传输线为短线。╳ 4. 二端口转移参量都是有单位的参量，都可以表示明确的物理意义。√ 5. 史密斯圆图的正实半轴为行波系数K 的轨迹。╳ 6. 当终端负载与传输线特性阻抗匹配时，负载能得到信源的最大功率。√ 7. 垂直极化天线指的是天线放置的位置与地面垂直。√ 8. 波导内，导行波的截止波长一定大于工作波长。√

微波技术与天线习题汇总

1、证明200 ()j z l l Z Z z e Z Z β--Γ= +的周期为2λ 。解：2()2002 00 (+)2j z j z j l l l l Z Z Z Z z e e e Z Z Z Z λβββλ λ -+----Γ==++ 由=2βλπ 220000 (+)(cos 2sin 2)()2j z j z l l l l Z Z Z Z z e j e z Z Z Z Z ββλ ππ----Γ=-==Γ++ 得证 2、证明00 0tan ()tan l in l Z jZ z Z z Z Z jZ z ββ+=+的周期为2λ 。解：0000 00tan ()tan() 22()2tan ()tan()22 l l in l l Z jZ z Z jZ z Z z Z Z Z jZ z Z jZ z λβλ ββλλβλββ+++++==++++ 由=2βλπ 000000tan()tan ()()2tan()tan l l in in l l Z jZ z Z jZ z Z z Z Z Z z Z jZ z Z jZ z βπβλ βπβ++++===+++ 得证 3、设一特性阻抗为50欧姆的均匀传输线终端接负载100l R =Ω,求终端反射系数 l Γ。在离负载0.2λ、0.25λ、0.5λ处的输入阻抗和反射系数分别为多少？解：0l 0100501 = 100503 l l Z Z Z Z --Γ==++ 由公式2()j z l z e β-Γ=Γ 0 1() ()1() in z Z z Z z +Γ=-Γ 将已知条件带入当0.2z λ= 0.81 (0.2)3 j e πλ-Γ= (0.2) 29.43 23. o in Z λ=∠-Ω 当0.25z λ= 1 (0.25)3j e πλ-Γ= (0.25)25 in Z λ=Ω 当0.5z λ= 21 (0.5)3 j e πλ-Γ= (0.5) 100 in Z λ=Ω 4、设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比为ρ，第一个电压节点离负载的距离为min1l ,试证明此事终端负载应为min 0 min 1tan tan l l l j l Z Z j l ρβρβ-=-。证：波节点处入射波和反射波的相位差为π，则 ()j l l z e π-Γ=Γ=-Γ 又00 011() ()1()1l in l Z z Z z Z Z z ρ -Γ+Γ=== -Γ+Γ

(完整版)微波技术与天线考试试卷

一、填空 1、充有25.2r =ε介质的无耗同轴传输线，其内、外导体直径分别为mm b mm a 72,22==，传输线上的特性阻抗Ω=__________0Z 。（同轴线的单位分布电容和单位分布电感分别 () () 70120104,F 1085.8,ln 2ln 2--?==?=== πμμεπμ πεm a b L a b C 和m H ) 2、匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最___________处，在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量，使其反射变小。 3、平行z 轴放置的电基本振子远场区只有________和________ 两个分量，它们在空间上___________（选填：平行，垂直），在时间上_______________（选填：同相，反相）。 4、已知某天线在E 平面上的方向函数为()?? ? ??-=4sin 4 sin πθπθF ，其半功率波瓣宽度 _________25.0=θ。 5、旋转抛物面天线由两部分组成，___________ 把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反射面，而抛物反射面将其投过来的球面波沿抛物面的___________向反射出去，从而获得很强___________。二、判断 1、传输线可分为长线和短线，传输线长度为3cm ，当信号频率为20GHz 时，该传输线为短线。（错） 2、无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。（错） 3、由于沿smith 圆图转一圈对应2 λ ，4 λ变换等效于在图上旋转180°，它也等效于通过圆图的中心求给定阻抗（或导纳）点的镜像，从而得出对应的导纳（或阻抗）。（对） 4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时，则负载能得到信源的最大功率。（错） 5、微带线在任何频率下都传输准TEM 波。（错） 6、导行波截止波数的平方即2 c k 一定大于或等于零。（错） 7、互易的微波网络必具有网络对称性。（错） 8、谐振频率0f 、品质因数0Q 和等效电导0G 是微波谐振器的三个基本参量。（对） 9、天线的辐射功率越大，其辐射能力越强。（错） 10、二端口转移参量都是有单位的参量，都可以表示明确的物理意义。（错）三、简答题（共19分） 1、提高单级天线效率的方法？（4分）（1）提高天线的辐射电阻; （2）降低损耗电阻。 2、在波导激励中常用哪三种激励方式？（6分）（1）电激励；（2）磁激励：（3）电流激励。 3、从接受角度来讲，对天线的方向性有哪些要求？(9分) （1）主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰；（2）旁瓣电平尽可能低；

面向5G的大规模天线无线传输理论与技术教材

面向5G 的大规模天线无线传输理论与技术摘要为了满足2020 年无线通信传输速率达到现有系统千倍的需求，研究学者已开始了5G移动通信系统的研发，相比第四代(4G)，第五代(5G)移动通信需要在无线传输技术上取得突破性创新,以实现频谱效率和功率效率提升10倍的目标. 其中,进一步挖掘多天线的空间复用能力是实现5G的关键途径，在接入点配置大规模天线阵列或多个接入点通过光纤互连形成大规模分布式多输入多输出(multiple-inputmultiple-output,MIMO) 系统，可以大幅提高系统总的频谱效率。本文对大规模MIMO 和大规模分布式MIMO 的研究进行了综述，包括频谱效率理论分析、信道信息获取、传输理论与技术和资源分配技术。关键词5G 大规模MIMO 大规模分布式天线系统频谱效率信道信息获取多用户 MIMO 资源分配 1 引言近年来,移动数据业务量几乎呈指数增长,到2020 年将达到当前的千倍.同时, 随着信息技术系统能源消耗所占比例的不断增加,降低移动通信网络系统的能耗已逐渐成为移动通信发展的重要目标.而目前的第四代移动通信系统(fourth-ge neratio n,4G),将难以满足未来移动通信对频谱效率和能耗效率的需求. 这对第五代移动通信系统(fifth-generation,5G)的频谱效率和能耗效率提出了极大挑战.如何在4G 基础上,将无线移动通信的频谱效率和功率效率进一步提升一个量级，是5G的核心所在.5G的发展需要在网络系统结构、组网技术及无线传输技术等方面进行新的变革,从根本上解决移动通信的频谱有效性和功率有效性问题, 实现更高频谱效率和绿色无线通信的双重目标.采用多天线发送和多天线接收(multiple-inputmultiple-output,MIMO) 技术是挖掘无线空间维度资源、提高频谱效率和功效率的基本途径,近20 年来一直是移动通信领域研究开发的主流技术之一.MIMO技术可以提供分集增益、复用增益和功率增益.分集增益可以提高系统的可靠性,复用增益可以支持单用户的空间复用和多用户的空分复用,而功率增益可以通过波束成形提高系统的功率效率.目前,MIMO 技术已经被 LTE(longtermevolution,LTE),IEEE802.11ac 等无线通信标准所采纳.但是,现有4G 系统基站配置天线的数目较少,空间分辨率低,性能增益仍然有限.并且在现有系统配置下,逼近多用户MIMO 容量的传输方法复杂度仍然较高.

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