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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） 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）。 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，TEmn与TMmn（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，窄边尺寸为）中，要求只传输波型，其条件是什么？ 答：由于的截止波长，而的截止波长为，的截止波长为，若保证单模传输，因此传输条件max（3分）。 答对（1分） （2分） 或（2分） 或（2.5分） 说明二端口网络参量的物理意义？ 答：S11,1端口接源，2端口接匹配负载，1端口的电压反射系数； S22：2端口接源，1端口接匹配负载，2端口的电压反射系数； S12：2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； S21：1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； 写出理想移相器的散射矩阵 答： 写出2(2矩阵形式给1分，每个元素0.5分； 一个微波网络的“某端口匹配”与“某端口接匹配负载”物理含义有何不同？ 答：某端口匹配是指该端口无反射，出波为零（1.5分）；某端口接匹配负载是指负载无向该端口的反射，该端口入波为零（1.5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？ （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），当时，为迅衰场，非行波（1分）。 二、（本题15分）一空气介质无耗传输线上传输频率为3GHz的信号，已知其特性阻抗，终端接有的负载。求： ⑴线上驻波比； ⑵沿线电压反射系数； ⑶距离终端处的输入阻抗和电压反射系数 解：⑴ ⑵ （3分） ⑶ 输入阻抗 ， 解法二： ⑴在等阻抗圆与的交点即为的对应点，标记为。（2.5分）以O为圆心、线段OA为半径的圆即等圆, 其与正实轴的交点 ⑵，沿线电压反射系数即为 ⑶（1分） （1分） A点沿等圆顺时针转处B读出归一化阻抗，可以得到输入阻抗 （3分） 连接圆心O和B点交点读出反射系数的角度 （2分） 三、（本题15分）一空气填充的矩形波导（，），信号的工作频率为10GHz。求: ⑴波导中主模的波导波长，相速和能速； ⑵?若尺寸不变，工作频率变为15GHz，除了主模，还能传输什么模?？ 解：⑴工作频率，空气填充，因此 （1分） 主模TE10能够传输； （2分） 传输参数： （2分） （2分） （2分） （2） （1分）主模截止波长 截止波长为（2分） 截止波长为 截止波长为（2分） 因此可以确定除了主模外，还能传输模和模 （1分） 四、（本题15分）有一个无耗互易的四端口网络，其散射矩阵为。当端口1的微波输入功率为（其输入归一化电压波为），而其余端口均接匹配负载时： ⑴ 求网络第2，3，4端口的输出功率； ⑵ 求网络第2，3，4端口的输出信号相对于第1端口输入信号的相位差； ⑶ 当第2端口接一个反射系数为的负载时，第3，4端口的输出信号（即输出归一化电压波，）是什么？ 解： 2