電磁波傳播特性測試試卷一、填空題（每空2分，共30分）電磁波在真空中的傳播速度為______m/s，其傳播方向與電場強(qiáng)度方向、磁場強(qiáng)度方向滿足______定則。電磁波的極化方式可分為線極化、和，其中線極化又包括水平極化和______極化。當(dāng)電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生______和______現(xiàn)象，其傳播方向的變化遵循______定律。電磁波在傳播過程中，能量衰減的主要原因包括______、和，其中______是由于障礙物對(duì)電磁波的吸收和散射導(dǎo)致的。自由空間中，電磁波的路徑損耗與距離的______次方成正比，與波長的______次方成反比。移動(dòng)通信中，多徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)出現(xiàn)______和______現(xiàn)象，可通過______技術(shù)減輕其影響。二、選擇題（每題3分，共30分）（一）單選題下列哪種電磁波的頻率最高？（）A.無線電波B.微波C.可見光D.X射線電磁波在理想介質(zhì)中傳播時(shí)，以下哪項(xiàng)不會(huì)發(fā)生變化？（）A.頻率B.波長C.傳播速度D.振幅關(guān)于電磁波極化，下列說法正確的是（）A.圓極化波的電場方向隨時(shí)間均勻旋轉(zhuǎn)B.橢圓極化波的電場強(qiáng)度大小和方向均不變C.水平極化波的電場方向與地面垂直D.線極化波的電場方向隨傳播距離變化（二）多選題影響電磁波傳播特性的環(huán)境因素包括（）A.地形地貌B.建筑物高度C.大氣濕度D.太陽活動(dòng)下列哪些現(xiàn)象屬于電磁波的衍射效應(yīng)？（）A.電磁波繞過障礙物傳播B.雨后天空出現(xiàn)彩虹C.無線電波在山谷間的傳播D.水面反射陽光形成光斑移動(dòng)通信中，分集接收技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有（）A.空間分集B.頻率分集C.極化分集D.時(shí)間分集三、簡答題（每題10分，共40分）簡述電磁波的橫波特性，并說明如何通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一特性。分析電磁波在金屬表面的反射規(guī)律，解釋為何金屬材料常被用作電磁屏蔽材料。對(duì)比地面波傳播、天波傳播和空間波傳播的特點(diǎn)，說明各自的適用場景。什么是多普勒效應(yīng)？簡述其在雷達(dá)測速和衛(wèi)星通信中的應(yīng)用原理。四、計(jì)算題（每題15分，共30分）已知某電磁波的頻率為1GHz，在相對(duì)介電常數(shù)εr=4、磁導(dǎo)率μr=1的介質(zhì)中傳播，求：（1）電磁波的傳播速度；（2）波長；（3）波數(shù)k。（要求寫出公式及計(jì)算過程，結(jié)果保留兩位小數(shù)）某基站發(fā)射功率為43dBm，工作頻率為2GHz，天線增益為15dBi，接收端天線增益為5dBi，收發(fā)距離為5km。假設(shè)傳播環(huán)境為自由空間，忽略饋線損耗和極化失配損耗，求接收端的功率（單位：dBm）。（已知自由空間路徑損耗公式：Lfs(dB)=20lg(d)+20lg(f)+27.55，其中d單位為km，f單位為MHz）五、實(shí)驗(yàn)分析題（20分）某團(tuán)隊(duì)在室內(nèi)環(huán)境中測試2.4GHz電磁波的傳播特性，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示（發(fā)射天線固定于天花板，接收天線置于地面可移動(dòng)平臺(tái)）。測試數(shù)據(jù)如下表所示：距離（m）接收功率（dBm）距離（m）接收功率（dBm）1-356-622-427-653-488-684-549-715-5810-74請(qǐng)回答：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中繪制接收功率與距離的關(guān)系曲線（要求標(biāo)注坐標(biāo)軸、單位及數(shù)據(jù)點(diǎn)）；計(jì)算距離每增加1m時(shí)接收功率的平均衰減量，并與自由空間路徑損耗理論值對(duì)比，分析差異產(chǎn)生的原因；若在距離發(fā)射天線5m處放置一塊金屬板（尺寸1m×1m），預(yù)測接收功率的變化趨勢(shì)，并說明理由。六、綜合論述題（40分）隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，毫米波（24GHz-100GHz）作為關(guān)鍵頻段被廣泛應(yīng)用。結(jié)合電磁波傳播特性，論述毫米波在5G通信中的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)，并提出至少3種改善毫米波傳播性能的技術(shù)方案。要求：優(yōu)勢(shì)需包含帶寬、方向性、抗干擾性等方面；挑戰(zhàn)需涉及衰減特性、繞射能力、雨衰影響等；技術(shù)方案需具體說明原理及應(yīng)用場景，如波束賦形、中繼技術(shù)、智能超表面等。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（部分）一、填空題3×10?，右手螺旋；2.圓極化，橢圓極化，垂直；3.反射，折射，折射；4.吸收衰減，散射衰減，繞射衰減，吸收衰減；5.2，2；6.衰落，時(shí)延擴(kuò)展，分集接收二、選擇題D；2.A；3.A；4.ABCD；5.AC；6.ABCD四、計(jì)算題（1）傳播速度v=c/√(εrμr)=3×10?/√(4×1)=1.5×10?m/s；（2）波長λ=v/f=1.5×10?/10?=0.15m；（3）波數(shù)k=2π/λ≈41.89rad/m已知f=2GHz=2000MHz，d=5km，代入路徑損耗公式：Lfs=20lg(5)+20lg(2000)+27.55≈13.98+66.02+27.55=107.55dB接收功率Pr=Pt+Gt+Gr-Lfs=43+15+5-107.55=-44.55dBm（注：完整參考答案含所有題目解析、實(shí)驗(yàn)圖繪制規(guī)范及論述題評(píng)分要點(diǎn)，此處略）命題說明試卷覆蓋電磁波傳播的基礎(chǔ)理論（極化、反射、折射）、工程應(yīng)用（路徑損耗、多徑效應(yīng)）及實(shí)驗(yàn)分析，符合《電磁場與電磁波》《通信原理》等課程教學(xué)大綱要求；題型包含填空、