微波技术与天线试卷答案B

课程名称：微波技术与天线答案 

 共   4  页  试卷：  B            考试形式： 闭 卷 

一、填空题（每空1分，共10分）

1、300MHz至30000GHz  2、TE11   3、导带与接地线   4、相等     5、TE10。 6、TE01。7、横。8、越强

二、选择题（每题2分，共20分）

1、 D  2、 C  3、B  4、C  5、A  6、A  7、C  8、B  9、C  10、A

三、简答题（每题6分，共24分）

1、答：对均匀传输线的分析方法通常有两种: 

一种是场分析法, 即从麦克斯韦尔方程出发, 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分）

第二种是等效电路法, 即从传输线方程出发, 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。（2分）

前一种方法较为严格, 但数学上比较繁琐, 后一种方法实质是在一定的条件下“化场为路”, 有足够的精度, 数学上较为简便, 因此被广泛采用。  1分（2分）

2、答：天波通信具有以下特点:

        ① 频率的选择很重要, 频率太高, 电波穿透电离层射向太空; 频率太低, 电离层吸收太大, 以致不能保证必要的信噪比。 因此，通信频率必须选择在最佳频率附近。（1分）

        ② 天波传播的随机多径效应严重, 多径时延较大, 信道带宽较窄。

（1分）

        ③ 天波传播不太稳定, 衰落严重, 在设计电路时必须考（1分）

虑衰落影响, 使电路设计留有足够的电平余量。 （1分）

④ 电离层所能反射的频率范围是有限的, 一般是短波范围。 由于波段范围较窄, 因此短波电台特别拥挤, 电台间的干扰很大，尤其是夜间；由于电离层吸收减小, 电波传播条件有所改善, 台间干扰更大。 （1分） 

        ⑤ 由于天波传播是靠高空电离层的反射, 因而受地面的吸收及障碍物的影响较小, 也就是说这种传播方式的传输损耗较小, 因此能以较小功率进行远距离通信。  （1分）

        ⑥ 天波通信, 特别是短波通信, 建立迅速，机动性好, 设备简单, 是短波天波传播的优点之一（1分）

3、答：对称振子的相移常数β大于自由空间的波数k，亦即对称振子上的波长短于自由空间波长，称为波长缩短想象。     （2分）

原因：（1）对称振子辐射引起振子电流衰减，使振子电流相速减小，相移常数β大于自由空间的波数k，致使波长缩短。              （2分）

（2）由于振子导体有一定半经，末端分布电容增大，末端电流实际不为零，这等效于振子长度增加，因而造成波长缩短。          （2分）

4、答：所谓衰落, 一般是指信号电平随时间的随机起伏。 根据引起衰落的原因分类, 大致可分为吸收型衰落和干涉型衰落（2分）

吸收型衰落主要是由于传输媒质电参数的变化, 使得信号在媒质中的衰减发生相应的变化而引起的。如大气中的氧、 水汽以及由后者凝聚而成的云、雾、雨、雪等都对电波有吸收作用。   由于气象的随机性, 这种吸收的强弱也有起伏, 形成信号的衰落。由这种原因引起的信号电平的变化较慢, 所以称为慢衰落。慢衰落通常是指信号电平的中值（五分钟中值、小时中值、月中值等）在较长时间间隔内的起伏变化（2分）

干涉型衰落主要是由随机多径干涉现象引起的。在某些传输方式中, 由于收、 发两点间存在若干条传播路径, 典型的如天波传播、 不均匀媒质传播等， 在这些传播方式中, 传输媒质具有随机性, 因此使到达接收点的各路径的时延随机变化, 致使合成信号幅度和相位都发生随机起伏。这种起伏的周期很短, 信号电平变化很快, 故称为快衰落，这种衰落在移动通信信道中表现得更为明显。   （2分）        

四、分析计算题：（共46分）

1、解：传输线上的波长：                    （4分）

传输线的实际长度：l=λg=0.5m                          （4分）

终端反射系数为：                      （4分）

输入端反射系数为：                     

根据传输线的λ/4的阻抗变换性，输入阻抗为Zin=2500Ω      （4分）

2、解：（解: ① 要使线上驻波比最小, 实质上只要使终端反射系数的模值最小, 即 

将上式对Z0求导, 并令其为零, 经整理可得

                            402+302-Z02=0

  即Z0=50Ω。 这就是说, 当特性阻抗Z0=50Ω时终端反射系数最小, 从而驻波比也为最小。 （5分）  

② 此时终端反射系数及驻波比分别为

                                                    （5分）

③ 由于终端为容性负载, 故离终端的第一个电压波节点位置为 

                           （5分）   

3、解：参考面T1处的反射系数，其模值和相位如下：

     （4分）

由S参数定义知：S11=Г=-j0.2             （1分）

根据互易网络：S12=S21，网络对称：S11=S22，网络无耗性质：[S]+[S]=[I]。                        2分

得方程：  得：S12=0.98   （5分）

所以有：             （5分）