24-25-1-微波工程基础-期末

一、填空题（每空1分，共10分）

传输线的特征阻抗由传输线本身特征决定，对于无耗传输线其分布电容越大，特征阻抗越【暂无答案】。
传输线特征阻抗为 $50\,\Omega$ ，终端负载为 $200\,\Omega$ ，则距离负载 $\frac\lambda4$ 处的输入阻抗为【暂无答案】。
接短路负载的传输线上的驻波比为【暂无答案】。
传输线上相邻的电压波腹点相距【暂无答案】。
Smith 圆图中，沿等反射系数圆向顺时针方向旋转代表朝着【暂无答案】移动。
Smith 阻抗圆图中的感性阻抗位于【暂无答案】。
微波网络中，用以描述电压与电流关系的常见矩阵包括阻抗矩阵、转移矩阵和【暂无答案】矩阵。
无耗网络的散射矩阵满足【暂无答案】。
在求解散射矩阵时，端口入射电压为零，表明同时满足端口无电压源和端口接【暂无答案】两个条件。
信号流图简化时可能用到串联法则，并联法则，剖分法则和【暂无答案】四个法则。

二、简答题（共20分）

1.

请写出微波的频段范围，并列举至少2种微波在生产生活中的应用。

2.

简述微波网络中转移参量（A矩阵）的定义及各参量的物理意义。

3.

某款X波段雷达芯片端口阻抗为复数阻抗，如何利用四分之一波长阻抗变换器将该复数阻抗匹配至特征阻抗 $50\,\Omega$ ？请简述具体方法。

4.

列举两种避免双支节匹配盲区的方法。

5.

请简述传输线的工作状态分为哪几种以及其主要特点。

三、证明题（12分）

请根据无耗网络的特点，写出二端口无耗网络的振幅条件和相位条件，并证明：

$\left|S_{11}\right|=\left|S_{22}\right|$ , $\left|S_{12}\right|=\left|S_{21}\right|$ .
$\left(\varphi_{12}+\varphi_{21}\right)-\left(\varphi_{11}+\varphi_{22}\right)=\pm\pi$

（注： $\varphi_{11},\,\varphi_{22},\,\varphi_{12},\,\varphi_{21}$ 分别是 $S_{11},\,S_{22},\,S_{12},\,S_{21}$ 的相位）

四、计算题（12分）

均匀空气介质填充无耗同轴线上传输频率为 $3\,\mathrm{GHz}$ 的信号，已知其特征阻抗 $Z_0=100\,\Omega$ ，终端接 $Z_l=25\,\Omega$ 的负载，试求：

传输线上的驻波比；
离终端 $10\,\mathrm{cm}$ 处的反射系数；
离终端 $2.5\,\mathrm{cm}$ 处的输入阻抗。

五、计算题（12分）

下图为一短路双支节同轴匹配器的等效原理图，同轴线特征阻抗为 $50\,\Omega$ 。现 P2 端口接 $(75-\mathrm j60)\Omega$ 负载阻抗，如何调节 $l_1,\,l_2$ 的长度实现 P1 端口匹配到 $50\,\Omega$ ，给出 $l_1$ 最短的那组解。

六、计算题（12分）

为对某未知端口阻抗的微波芯片进行匹配，用 $50\,\Omega$ 微带线连接该芯片，测得微带上电压最大 $|V|_{\text{max}}=200\,\mathrm{V}$ ，电压最小值 $|V|_\text{min}=40\,\mathrm{V}$ ，电压最小值点离负载距离为 $d_\text{min1}=0.15\lambda$ 。（忽略微带线损耗）

请计算该芯片端口阻抗值。
如采用短路并联支节匹配，求支节位置和长度。

七、计算题（10分）

在微波电路中，通常需要求解微波网络的电路参量分析网络特性。下图为在 $f_0$ 频率工作的微波网络的电效电路图，请求解其 $Z$ 矩阵和 $Y$ 矩阵。

八、计算题（12分）

端口阻抗为 $50\,\Omega$ 的三端口网络 $S$ 参数矩阵如下。

\left[\begin{matrix}0.6\angle90^\circ&0.8&0.8\\0.8&0&0.6\angle90^\circ\\0&0.6\angle90^\circ&0\end{matrix}\right]

判断该网络是否为无耗网络。
若端口 2 接 $150\,\Omega$ 负载，端口 3 接 $30\,\Omega$ 负载时，求端口 1 处反射常数。