微波技術(shù)考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分）1.下列哪種傳輸線不屬于微波傳輸線（）A.平行雙導(dǎo)線B.同軸線C.微帶線D.光纖答案：A。平行雙導(dǎo)線主要用于低頻和中頻信號(hào)傳輸，不是典型的微波傳輸線；同軸線、微帶線和光纖都常用于微波頻段。2.微波的頻率范圍是（）A.300MHz300GHzB.30MHz300MHzC.3GHz30GHzD.300kHz300MHz答案：A。微波通常是指頻率在300MHz300GHz范圍內(nèi)的電磁波。3.均勻無耗傳輸線的特性阻抗（）A.與負(fù)載有關(guān)B.與傳輸線的長(zhǎng)度有關(guān)C.與傳輸線的結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)D.與信號(hào)的頻率有關(guān)答案：C。均勻無耗傳輸線的特性阻抗只與傳輸線的結(jié)構(gòu)（如線間距、線半徑等）和填充介質(zhì)的材料特性（介電常數(shù)等）有關(guān)，與負(fù)載、傳輸線長(zhǎng)度和信號(hào)頻率無關(guān)。4.當(dāng)傳輸線終端短路時(shí)，反射系數(shù)為（）A.0B.1C.-1D.無窮大答案：C。根據(jù)反射系數(shù)公式，當(dāng)終端短路時(shí)，負(fù)載阻抗為0，反射系數(shù)為-1。5.下列關(guān)于史密斯圓圖的說法，錯(cuò)誤的是（）A.可以用于計(jì)算傳輸線的反射系數(shù)B.可以用于計(jì)算傳輸線的輸入阻抗C.圓圖上的等電阻圓和等電抗圓是相互垂直的D.圓圖上的點(diǎn)與傳輸線的位置一一對(duì)應(yīng)答案：D。史密斯圓圖上的點(diǎn)與歸一化阻抗或反射系數(shù)一一對(duì)應(yīng)，而不是與傳輸線的位置一一對(duì)應(yīng)。6.微波諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q反映了（）A.諧振腔的儲(chǔ)能能力B.諧振腔的選頻特性C.諧振腔的損耗大小D.以上都是答案：D。品質(zhì)因數(shù)Q綜合反映了諧振腔的儲(chǔ)能能力、選頻特性和損耗大小。7.下列哪種微波元件可以實(shí)現(xiàn)功率分配（）A.定向耦合器B.隔離器C.移相器D.衰減器答案：A。定向耦合器可以將輸入功率按一定比例分配到不同的端口；隔離器主要用于單向傳輸；移相器用于改變信號(hào)的相位；衰減器用于衰減信號(hào)功率。8.微帶天線的優(yōu)點(diǎn)不包括（）A.體積小B.重量輕C.帶寬寬D.易于集成答案：C。微帶天線的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、易于集成，但帶寬較窄是其缺點(diǎn)之一。9.微波晶體管放大器的穩(wěn)定性條件是（）A.穩(wěn)定系數(shù)K>1且|Δ|<1B.穩(wěn)定系數(shù)K<1且|Δ|<1C.穩(wěn)定系數(shù)K>1且|Δ|>1D.穩(wěn)定系數(shù)K<1且|Δ|>1答案：A。當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)K>1且|Δ|<1時(shí)，微波晶體管放大器是絕對(duì)穩(wěn)定的。10.下列哪種方法不是微波測(cè)量的常用方法（）A.電橋法B.諧振法C.時(shí)域反射法D.伏安法答案：D。伏安法主要用于低頻電路的測(cè)量，電橋法、諧振法和時(shí)域反射法是微波測(cè)量的常用方法。二、填空題（每題3分，共15分）1.微波傳輸線的工作狀態(tài)有行波狀態(tài)、______和行駐波狀態(tài)。答案：駐波狀態(tài)2.傳輸線的反射系數(shù)Γ與負(fù)載阻抗ZL和特性阻抗Z0的關(guān)系為Γ=______。答案：(ZLZ0)/(ZL+Z0)3.微波諧振腔的三個(gè)基本參量是諧振頻率、______和等效電導(dǎo)。答案：品質(zhì)因數(shù)Q4.定向耦合器的主要性能指標(biāo)有耦合系數(shù)、______、隔離度和方向性。答案：插入損耗5.微波網(wǎng)絡(luò)的散射參量S矩陣中，Sij表示當(dāng)除第j端口外其余端口均______時(shí)，第i端口的反射波或透射波與第j端口的入射波之比。答案：匹配三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述微波的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域。答案：微波的特點(diǎn)：似光性：微波的波長(zhǎng)較短，具有類似光波的直線傳播特性。穿透性：微波能夠穿透某些介質(zhì)，如云霧、煙塵等。寬頻帶特性：微波頻段具有很寬的帶寬，可容納大量的信息。熱效應(yīng)：微波與物質(zhì)相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。應(yīng)用領(lǐng)域：通信領(lǐng)域：如衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、微波接力通信等。雷達(dá)領(lǐng)域：用于目標(biāo)探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。遙感領(lǐng)域：通過微波遙感可以獲取地球表面的信息。工業(yè)領(lǐng)域：如微波加熱、微波干燥等。醫(yī)療領(lǐng)域：微波理療、微波手術(shù)等。2.說明傳輸線的行波狀態(tài)、駐波狀態(tài)和行駐波狀態(tài)的特點(diǎn)。答案：行波狀態(tài)：負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即ZL=Z0。反射系數(shù)Γ=0，無反射波，只有入射波。沿線電壓和電流的振幅不變，相位按線性規(guī)律變化。傳輸線傳輸?shù)墓β嗜勘回?fù)載吸收。駐波狀態(tài)：負(fù)載短路、開路或純電抗負(fù)載。反射系數(shù)|Γ|=1，反射波與入射波振幅相等。沿線電壓和電流的振幅按正弦或余弦規(guī)律變化，存在波腹和波節(jié)。傳輸線不傳輸功率，只有能量的儲(chǔ)存和交換。行駐波狀態(tài)：負(fù)載為一般復(fù)數(shù)阻抗，即ZL≠Z0且ZL不是純電抗。反射系數(shù)0<|Γ|<1，有部分反射波。沿線電壓和電流的振幅既有變化又有波動(dòng)，波腹和波節(jié)的振幅不相等。傳輸線傳輸部分功率，部分功率被反射。3.簡(jiǎn)述微波諧振腔的工作原理和主要用途。答案：工作原理：微波諧振腔是一個(gè)由導(dǎo)體或介質(zhì)圍成的封閉空間，當(dāng)電磁波在腔內(nèi)傳播時(shí)，會(huì)在腔壁上發(fā)生多次反射和干涉。當(dāng)滿足一定的諧振條件（如波長(zhǎng)與腔的尺寸滿足特定關(guān)系）時(shí)，腔內(nèi)會(huì)形成穩(wěn)定的電磁場(chǎng)分布，即產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。主要用途：選頻：作為微波頻段的選頻元件，用于濾波器、振蕩器等電路中，選擇特定頻率的信號(hào)。儲(chǔ)能：儲(chǔ)存微波能量，在一些需要高能量密度的應(yīng)用中使用。測(cè)量：用于測(cè)量微波元件的參數(shù)，如介電常數(shù)、磁導(dǎo)率等。四、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.已知均勻無耗傳輸線的特性阻抗Z0=50Ω，終端負(fù)載阻抗ZL=(100+j50)Ω。求：（1）終端反射系數(shù)ΓL；（2）傳輸線上的駐波比ρ。解：（1）根據(jù)反射系數(shù)公式ΓL=(ZLZ0)/(ZL+Z0)，將ZL=(100+j50)Ω，Z0=50Ω代入可得：\[\begin{align}\Gamma_{L}&=\frac{(100+j50)-50}{(100+j50)+50}\\&=\frac{50+j50}{150+j50}\\&=\frac{(50+j50)(150j50)}{(150+j50)(150j50)}\\&=\frac{7500j2500+j7500+2500}{150^{2}+50^{2}}\\&=\frac{10000+j5000}{22500+2500}\\&=\frac{10000+j5000}{25000}\\&=0.4+j0.2\\&=\sqrt{0.4^{2}+0.2^{2}}\angle\arctan(\frac{0.2}{0.4})\\&=\sqrt{0.2}\angle\arctan(0.5)\\&\approx0.447\angle26.57^{\circ}\end{align}\]（2）駐波比ρ與反射系數(shù)的關(guān)系為ρ=(1+|ΓL|)/(1|ΓL|)，將|ΓL|=0.447代入可得：\[\rho=\frac{1+0.447}{10.447}=\frac{1.447}{0.553}\approx2.62\]2.有一個(gè)矩形諧振腔，其尺寸為a=2cm，b=1cm，l=3cm，填充介質(zhì)為空氣（εr=1，μr=1）。求該諧振腔的最低諧振頻率（TE101模）。解：對(duì)于矩形諧振腔的TE101模，其諧振頻率公式為\(f_{0}=\frac{c}{2}\sqrt{(\frac{1}{a})^{2}+(\frac{1}{l})^{2}}\)，其中c為真空中的光速，c=3×108m/s，a=2cm=0.02m，l=3cm=0.03m。將數(shù)值代入公式可得：\[\begin{align}f_{0}&=\frac{3\times10^{8}}{2}\sqrt{(\frac{1}{0.02})^{2}+(\frac{1}{0.03})^{2}}\\&=1.5\times10^{8}\sqrt{2500+\frac{10000}{9}}\\&=1.5\times10^{8}\sqrt{\frac{22500+10000}{9}}\\&=1.5\times10^{8}\s