微波技术与天线复习题

微波技术与天线是电子工程中的重要领域，主要研究高频电磁波的产生、传输、控制和接收。本文将根据华南农业大学的微波技术与天线复习题内容，详细阐述相关知识点。 微波频率范围通常定义为从300MHz到300GHz，这个频段被进一步划分为四个子波段：分米波（300MHz-1GHz）、厘米波（1-10GHz）、毫米波（10-300GHz）和亚毫米波（300GHz-1THz）。在这些频段中，微波技术广泛应用于通信、雷达、遥感和微波炉等领域。 阻抗匹配是微波工程中关键概念，它涉及三个状态：匹配、过阻尼和欠阻尼。匹配状态意味着负载阻抗等于传输线的特性阻抗，能量传递效率最高；过阻尼状态则表示负载阻抗大于传输线特性阻抗，部分能量反射；欠阻尼状态表示负载阻抗小于传输线特性阻抗，也会有能量反射。 工程中常见的同轴线包括硬同轴线和软同轴线。硬同轴线是一种刚性传输线，常用于固定安装的系统中，而软同轴线主要用于需要弯曲和移动的应用，如电缆。 无耗传输线的工作状态包括行波状态、驻波状态和混合波状态。行波状态下，电场和磁场沿传输线传播；驻波状态则在传输线上形成电场和磁场的交替增强和减弱，常见于未匹配的系统；混合波状态则是行波和驻波的组合。 激励波导的方法包括直通注入、缝隙注入和探针注入。直通注入通过波导的一端输入信号，缝隙注入通过在波导壁上开孔引入信号，探针注入则是通过连接到波导内的小型探针对信号进行引导。 微带传输线的基本结构包括微带线和带状线。微带线是在介质基板上覆以薄金属层形成的，适合平面电路集成；带状线则是在两片介质基板间形成的，通常用于高频率应用。 微波器件根据是否需要外部电源可以分为有源器件和无源器件。有源器件如晶体管、二极管等，需要电源支持工作；无源器件如滤波器、耦合器等，自身不消耗能源。 按端口数量，微波元器件可分为单端口、双端口和多端口。单端口元件包括衰减器、移相器和隔离器等。馈线系统是连接天线和发射/接收设备的部分，它可以是同轴线、波导或微带线。 天线按照辐射单元的类型分类，主要有线天线（如偶极子天线）和面天线（如抛物面天线）。 简答题部分涉及了规则金属波导内无法传播TEM波的原因，这是由于波导壁的约束导致电磁场不能同时在横向方向上有非零振幅；模式简并是指不同模式在某些频率下具有相同的传播常数，形成简并模；带状线和微带线的演化过程是随着线宽逐渐减小，从带状线过渡到微带线，最终成为表面波；圆极化波转化为线极化波是利用极化转换器，如四分之一波长变换器，改变电磁波的极化状态。 计算题部分则涉及了反射系数、输入阻抗、驻波比、阻抗匹配和波导模式分析等实际操作问题。例如，通过计算负载反射系数，可以判断系统是否匹配；利用Smith圆图和公式进行阻抗匹配设计，以实现最佳能量传输。 微波技术与天线的学习涵盖了广泛的理论和实践知识，包括频率范围、波段划分、传输线理论、阻抗匹配、天线设计以及微波器件的分类和应用。理解并掌握这些知识点对于从事微波工程和通信技术的专业人士至关重要。