微波技術(shù)考試題及答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.以下哪種傳輸線屬于雙導(dǎo)體傳輸線？（）A.矩形波導(dǎo)B.圓波導(dǎo)C.微帶線D.同軸線答案：D。同軸線是典型的雙導(dǎo)體傳輸線，它由內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體組成；矩形波導(dǎo)和圓波導(dǎo)是單導(dǎo)體傳輸線；微帶線是準(zhǔn)TEM波傳輸線，但不屬于雙導(dǎo)體傳輸線這種經(jīng)典定義。2.對于矩形波導(dǎo)中的TE??模，其截止波長λc與波導(dǎo)寬邊尺寸a的關(guān)系為（）A.λc=aB.λc=2aC.λc=a/2D.λc=4a答案：B。矩形波導(dǎo)TE??模截止波長公式為λc=2/√[(m/a)2+(n/b)2]，對于TE??模，m=1，n=0，代入可得λc=2a。3.微波網(wǎng)絡(luò)中，散射矩陣[S]的元素S??表示（）A.端口2接匹配負(fù)載時，端口1到端口2的反射系數(shù)B.端口1接匹配負(fù)載時，端口2到端口1的反射系數(shù)C.端口2接匹配負(fù)載時，端口2到端口1的傳輸系數(shù)D.端口1接匹配負(fù)載時，端口2到端口1的傳輸系數(shù)答案：D。散射矩陣[S]中，S??表示除端口j外其余端口都接匹配負(fù)載時，端口j到端口i的傳輸系數(shù)，所以S??是端口1接匹配負(fù)載時，端口2到端口1的傳輸系數(shù)。4.微帶線傳輸?shù)闹髂Ｊ牵ǎ〢.TEM模B.TE模C.TM模D.準(zhǔn)TEM模答案：D。由于微帶線是半開放結(jié)構(gòu)，其周圍介質(zhì)不均勻，嚴(yán)格意義上不存在純TEM模，傳輸?shù)闹髂Ｊ菧?zhǔn)TEM模。5.當(dāng)傳輸線終端短路時，其輸入阻抗Zin為（）A.純電阻B.純電抗C.零D.無窮大答案：B。傳輸線終端短路時，輸入阻抗Zin=jZ?tan(βl)，是純電抗。6.下列哪種器件不屬于微波諧振器？（）A.矩形諧振腔B.圓形諧振腔C.微帶諧振器D.低通濾波器答案：D。矩形諧振腔、圓形諧振腔和微帶諧振器都屬于微波諧振器，低通濾波器是對不同頻率信號進(jìn)行濾波的器件，不屬于諧振器。7.對于無耗傳輸線，其特性阻抗Z?是（）A.復(fù)數(shù)B.實(shí)數(shù)C.虛數(shù)D.零答案：B。無耗傳輸線的特性阻抗Z?=√(L?/C?)，L?和C?分別是單位長度的電感和電容，所以Z?是實(shí)數(shù)。8.微波晶體管放大器中，為了實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸，通常采用（）A.共軛匹配B.負(fù)載匹配C.源匹配D.以上都不對答案：A。在微波晶體管放大器中，共軛匹配可以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。9.以下哪種微波測量儀器可以測量微波網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)？（）A.頻譜分析儀B.網(wǎng)絡(luò)分析儀C.功率計(jì)D.示波器答案：B。網(wǎng)絡(luò)分析儀主要用于測量微波網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)、傳輸參數(shù)等；頻譜分析儀用于分析信號的頻譜特性；功率計(jì)用于測量微波功率；示波器主要用于觀察電信號的波形。10.當(dāng)微波信號在自由空間中傳播時，其傳播損耗與（）成正比。A.距離的平方B.距離C.頻率的平方D.頻率答案：A。自由空間傳播損耗公式為L=32.45+20lgf+20lgd（dB），其中f是頻率，d是距離，傳播損耗與距離的平方成正比。二、填空題（每題3分，共15分）1.微波是指頻率在__________到3000GHz范圍內(nèi)的電磁波。答案：300MHz。微波的頻率范圍通常定義為300MHz3000GHz。2.傳輸線的工作狀態(tài)有行波狀態(tài)、駐波狀態(tài)和__________狀態(tài)。答案：行駐波。傳輸線的三種工作狀態(tài)分別為行波狀態(tài)（終端匹配）、駐波狀態(tài)（終端短路、開路或接純電抗負(fù)載）和行駐波狀態(tài)（終端接一般負(fù)載）。3.矩形波導(dǎo)中，TE??模的場結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是電場只有__________方向的分量。答案：y。在矩形波導(dǎo)TE??模中，電場只有y方向的分量。4.微波諧振器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)和__________。答案：等效電導(dǎo)。微波諧振器的主要性能指標(biāo)包括諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)和等效電導(dǎo)。5.微波混頻器是利用非線性器件將輸入信號的頻率變換為__________的器件。答案：中頻信號。微波混頻器通過非線性器件將輸入的微波信號和本振信號混頻，產(chǎn)生中頻信號。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述傳輸線行波狀態(tài)的條件和特點(diǎn)。答案：條件：傳輸線終端負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即ZL=Z?。特點(diǎn)：沿線電壓和電流的振幅不變，其值處處相等。電壓和電流同相位，沿線各點(diǎn)的阻抗都等于特性阻抗Z?。傳輸線上只存在向一個方向傳播的行波，沒有反射波，傳輸功率全部被負(fù)載吸收，傳輸效率最高。2.說明矩形波導(dǎo)中為什么不能傳輸TEM模。答案：假設(shè)矩形波導(dǎo)中存在TEM模，根據(jù)TEM模的定義，其電場和磁場都沒有縱向分量，即Ez=0，Hz=0。由麥克斯韋方程組的旋度方程▽×E=-jωμH和▽×H=jωεE，對于TEM模，在橫向平面內(nèi)對電場和磁場進(jìn)行分析。由于沒有縱向場分量，根據(jù)旋度方程得到的橫向電場和橫向磁場的關(guān)系會導(dǎo)致矛盾。同時，對于單導(dǎo)體的矩形波導(dǎo)，無法建立起TEM模所要求的橫向閉合磁力線和橫向電力線分布，所以矩形波導(dǎo)中不能傳輸TEM模。3.簡述微波諧振器品質(zhì)因數(shù)Q的物理意義和分類。答案：物理意義：品質(zhì)因數(shù)Q是衡量微波諧振器性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)，它表示諧振器中儲存的能量與每個周期內(nèi)損耗的能量之比。Q值越高，說明諧振器的損耗越小，頻率選擇性越好。分類：無載品質(zhì)因數(shù)Q?：是指諧振器本身的品質(zhì)因數(shù)，不考慮外部負(fù)載和激勵源的影響，只與諧振器的固有參數(shù)有關(guān)。有載品質(zhì)因數(shù)QL：考慮了諧振器與外部電路連接后，外部負(fù)載和激勵源對諧振器的影響，QL通常小于Q?。外觀品質(zhì)因數(shù)Qe：反映了諧振器與外部電路的耦合程度。四、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.已知無耗傳輸線的特性阻抗Z?=50Ω，終端負(fù)載阻抗ZL=100+j50Ω，求距離終端l=λ/8處的輸入阻抗Zin。解：傳輸線輸入阻抗公式為Zin=Z?(ZL+jZ?tan(βl))/(Z?+jZLtan(βl))因?yàn)棣?2π/λ，l=λ/8，所以βl=2π/λ×λ/8=π/4，tan(βl)=1將Z?=50Ω，ZL=100+j50Ω代入輸入阻抗公式：Zin=50[(100+j50)+j×50]/[50+j(100+j50)]=50(100+j100)/(50+j10050)=50(100+j100)/(j100)=50(1j)=50j50（Ω）2.有一矩形波導(dǎo)，其尺寸為a=22.86mm，b=10.16mm，工作頻率f=10GHz，求該波導(dǎo)中可能傳輸?shù)哪Ｊ健＝猓菏紫扔?jì)算截止波長λc，矩形波導(dǎo)TE??模和TM??模截止波長公式為λc=2/√[(m/a)2+(n/b)2]工作波長λ=c/f，其中c=3×10?m/s，f=10GHz=10×10?Hzλ=3×10?/(10×10?)=0.03m=30mm對于TE??模，m=1，n=0，λc??=2a=2×22.86mm=45.72mm>λ，所以TE??模可以傳輸。對于TE??模，m=0，n=1，λc??=2b=2×10.16mm=20.32mm<λ，所以TE??模不能傳輸。對于TE??模和TM??模，λc??=2/√[(1/a)2+(1/b)2]a=22.