天线与电波传播试卷

《天线与电波传播》命题人：赵薇电子信息工程12-1班学号：2012211709一、简答题1.什么是天线互易定理？2.什么是最佳棱锥喇叭？3.为什么地面波传播会出现波前倾斜现象？波前倾斜的程度与那些因素有关？为什么？4.对旋转抛物面天线的馈源有哪些基本要求5.何为惠更斯元？它的辐射场及辐射特性如何？二、计算题1.设有极化为AR=4和τ=15。的左旋椭圆极化波(w)入射到极化为AR=-2和τ=45。的右旋椭圆极化天线(α)，求极化匹配因子F。2.(a)估算某半功率波束宽度为θHP=4°，∅HP=2°的天线之定向性;(b)计算该天线在效率为k=0.5时的增益。3.设元线电线路中有工作频率3GHZ的13W发射机接入有效口径为2.5m2的天线，在视线距离13km处放置有效口径为0.5m2的接收天线，两天线都无损耗且已匹配。求进入接收机的功率。4.对于工作在3GHz的最佳矩形喇叭天线，增益要达到16dB，问要求多大的口径面积？5.地球从太阳接收2.0gcalmin-1𝑐𝑚−2的功率密度。(a)对应的坡印廷矢量为多少(w𝑚−2)?(b)假定太阳为各向同性源，其输出功率有多少?(c)假定太阳的能量是单频率的，由太阳辐射到达地球的均方根场强是多少?注：:1W=14.3gca\min-1，日地距离为149Gm。6.设微波中继通信的段距为r=60km,工作波长为6.5cm，收发天线的增益系数都为35dB，馈线及分路系统一端损耗为3.5dB，该路径的衰减因子A=0.6。若发射天线的输入功率为9W，求其收信电平。答案一、简答题1.答：同一幅天线，作为发射天线和作为接受天线使用具有同样的波瓣图，方向性、定向性、阻抗、极化参数等参数。2.答：最佳棱锥喇叭，其E面内发自波导端面到达喇叭口面的射程差δ的最大值不大于0.25，H面内的δ则由于喇叭边缘处的场趋于零值而可以放宽。3.答：波前倾斜现象是指由于地面损耗造成电场向传播方向倾斜的一种现象。当一个垂直极化的电磁波沿着地面向前传播时，会在地面上感应出电荷，这些电荷随着电波向前移动时形成感应电流，而地面是一种半导电媒质，有一定的电阻，故会在传播方向上会产生电压降，也即在传播方向上产生新的电场分量，这个电场分量和原来的垂直分量合成以后，就形成了向传播方向倾斜的电场，即波前倾斜。通常，地面的介电性越强（电导率约小），波前倾斜现象约严重，导电性越强（电导率越大），波前倾斜现象越小。4.答：（1）源应该具有确定的相位中心，并且此相位中心应该置于抛物面天线的焦点，以使口径上得到等相位分布；（2）馈源方向图的形状应该尽量符合最佳照射，同时副瓣和后瓣尽量小，因为它们会使得天线的增益下降，副瓣电平抬高；（3）馈源应该具有较小的体积，以减小对抛物面口径的遮挡；（4）馈源应该有一定的带宽，它决定了抛物面天线的带宽。5.答：（1）在分析面天线的辐射场时，通常将面天线的辐射问题转化为口径面的二次辐射。因为口径面上存在着电场和磁场分量，根据惠更斯原理，将口径面分割成许多面元，这些面元就称为惠更斯元或者二次辐射源。由惠更斯元的辐射长之和就可以得到口径面的辐射场。惠更斯元的辐射场可以看作是由等效电流元和等效磁流元的辐射场构成的。其E面和H面的辐射场由相同的形式。E面和H面方向图具有相同的形状。二、计算题1.2.解：D=40000θHP∗∅HP=400004∗2=5000𝑜𝑟36.99dBG=0.5*5000=2500or33.98dB3.解：电磁波的波长为：𝜆=𝑐𝑓=3∗1083∗109=0.1𝑚𝑃=𝑃𝑡𝐴𝑒𝑟∗𝐴𝑒𝑡𝑟2∗𝜆2=132.5∗0.5132106∗0.12=9.62𝜇𝑊4解：电磁波的波长为：𝜆=𝑐𝑓=3∗1083∗109=0.1𝑚D=7.5𝑤ℎ𝜆2=16𝑑𝐵=39.8所以wh=0.05m25.解：S=2.0gcalmin−1𝑐𝑚−214.3gca\min−1=0.1399𝑊𝑐𝑚−2=1399𝑊𝑚−2P=S*4π𝑟2=1399*1.492∗1022=3.11*1025WS=𝐸2𝑍0所以E=726V𝑚−16.解：L0=121.98+20lgr(km)-20lgλ(cm)=121.98+20lg60-20lg6.5=141.28dB于是考虑到馈线及分路系统一端损耗后，该电道的总传输损耗L为L=L0+LF-Gr-GL+2×3.5=141.28-20lg0.6-2×35+2×3.5=82.72dB因发射天线的输入功率为Pin=9W=39dBm。（注：dBm为分贝毫瓦）,于是收信电平即接收天线的输出功率为PL=Pin-L=39-82.72=-43.72dBm