Перечень вопросов итоговой аттестации

1. Структура радиотехнической системы связи. Роль и место устройств СВЧ и антенн в радиосистемах.

2. Общие сведения о линиях передачи СВЧ.

3. Основы теории регулярных линий передачи. Дифференциальное уравнение длинной линии и его решение.

4. Распределения тока и напряжения вдоль длинной линии. Комплексный коэффициент отражения напряжения и коэффициент стоячей волны напряжения.

5. Режимы работы линии передачи без потерь и ее свойства.

6. Входное сопротивление нагруженной линии передачи.

7. Свойства линии передачи с потерями.

8. Основные параметры и характеристики коаксиальных линий передачи.

9. Основные параметры и характеристики несимметричных микрополосковых линий.

10. Цели согласования линии передачи с нагрузкой. Способы и устройства узкополосного согласования.

11. Способы и устройства широкополосного согласования.

12. Особенности расчета устройств СВЧ. Матричное описание внешних характеристик многополюсников СВЧ.

13. Матрица рассеяния многополюсника СВЧ и ее связь с матрицами сопротивлений и проводимостей.

14. Волноводные Е- и Н-тройники.

15. Микрополосковый балансный делитель мощности.

16. Аттенюаторы и направленные ответвители.

17. Волноводно-щелевой мост.

18. Гибридное кольцо.

19. Устройства управления амплитудой СВЧ колебаний на основе p-i-n диодов.

20. Дискретные отражательные фазовращатели на основе p-i-n диодов.

21. Ферритовые вентили СВЧ.

22. Ферритовый поляризатор на эффекте Фарадея.

23. Ферритовые фазовращатели СВЧ.

24. Ферритовый Y-циркулятор СВЧ.

25. Назначение и классификация антенн.

26. Основные задачи теории антенн. Принцип взаимности приемной и передающей антенн.

27. Электромагнитное поле антенны в ближней, промежуточной и дальней зонах.

28. Комплексная характеристика направленности антенны. Диаграммы направленности антенны.

29. Коэффициент направленного действия антенны.

30. Коэффициент усиления антенны.

31. Основные электрические параметры и характеристики антенн.

32. Симметричный электрический вибратор.

33. Несимметричный электрический вибратор.

34. Режимы работы и направленные свойства линейной антенной решетки.

35. Направленные свойства плоской антенной решетки.

36. Принципы построения антенных решеток с электронным сканированием диаграммы направленности.

37. Излучение прямоугольного раскрыва.

38. Излучение круглого раскрыва.

39. Влияние амплитудно-фазового распределения на направленные свойства излучающего раскрыва.

40. Учет влияния земли на характеристики антенн.

41. Рамочная антенна, антенный эффект рамки и способы его ослабления.

42. Магнитная индукционная антенна.

43. Директорная антенна.

44. Волноводно-щелевые антенные решетки.

45. Спиральные антенны.

46. Диэлектрические стержневые антенны.

47. Секториальные рупорные антенны.

48. Пирамидальные и конические рупорные антенны.

49. Симметричные однозеркальные антенны.

50. Двухзеркальные антенны.

51. Антенны на основе замедляющих линз.

52. Антенны на основе ускоряющих линз.

53. Микрополосковые антенны и решетки.

54. Принципы построения схем распределения мощности для фазированных антенных решеток.

55. Параметры антенн, определяющие электромагнитную совместимость радиотехнических систем.

56. Методики измерений параметров согласования антенн.

57. Методика измерения диаграмм направленности антенн.

58. Методика измерения коэффициента усиления антенн.

 

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Варианты заданий и соответствующие им номера задач для решения приведены в таблице:

Вар.

Номера задач

Вар.

Номера задач

Вар.

Номера задач

Задачи для решения

(Сокращения: КПД – коэффициент полезного действия; КНД – коэффициент направленного действия; КУ – коэффициент усиления; ДН – диаграмма направленности; КСВ – коэффициент стоячей волны напряжения; ЭДС – электродвижущая сила)

1. Определить входное сопротивление и КПД вертикального заземленного вибратора высотой 20 м при длине волны 500 м. Радиус провода вибратора 5 мм. Сопротивление потерь в антенне 0,5 Ом.

2. Сопротивление излучения проволочной передающей антенны 10 Ом, сопротивление потерь в антенне 5 Ом. Определить коэффициент усиления антенны в направлении максимума диаграммы направленности, если эффективная длина антенны 3 м, а длина волны 12 м.

3. Определить максимальную ЭДС, наводимую в приемной антенне, если длина волны равна 13 м и напряженность электрического поля в месте приема 200 мкВ/м, входное сопротивление антенны 500 Ом и ее КУ=100.

4. Диполь Герца длиной 0,02 м на частоте 300 МГц возбуждается током, амплитуда которого равна 1 А. Определить амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей диполя в точке, расположенной в вертикальной плоскости на расстоянии 1 000 м от него.

5. Диполь Герца длиной 0,02 м на частоте 300 МГц возбуждается током, амплитуда которого равна 1 А. Определить мощность излучения и сопротивление излучения диполя.

6. Сопротивление излучения диполя Герца 0,2 Ом. Амплитуда напряженности магнитного поля на расстоянии 500 м от вибратора в направлении его максимального излучения 10 мкА/м. Определить амплитуду тока в диполе.

7. Элементарная круглая рамка диаметром 6 см на частоте 300 МГц возбуждается током, амплитуда которого 1 А. Определить амплитуды напряженности электрического и магнитного полей в точке наблюдения, находящейся на расстоянии 30 м от рамки под углом 2π/5 рад. к ее оси.

8. Амплитуда напряженности магнитного поля на расстоянии 5 км от элементарной излучающей щели в направлении ее максимального излучения 25 мкА/м. Щель имеет размеры 2 см, 1 мм и возбуждается на частоте 300 МГц. Определить амплитуду напряженности электрического поля в щели.

9. Эффективная длина приемной антенны 10 м. Определить ЭДС, наводимую в антенне волной с напряженностью электрического поля 15 мкВ/м, если прием осуществляется с направления максимума ДН, а угол между плоскостями поляризации антенн составляет 60^o.

10. Определить мощность, отдаваемую приемной антенной в нагрузку, несогласованную с фидером, при условии, что входное сопротивление антенны равно волновому сопротивлению фидера, а КСВ=1,25. Длина волны 10 см, антенна имеет КУ=500. Напряженность электрического поля в точке приема 1 мВ/м. КПД антенно-фидерного тракта 1.

11. Приемная антенна на частоте 3 ГГц имеет эффективную площадь поверхности 1,4 м² и КНД=2000. Определить собственную шумовую температуру антенны, если температура окружающей среды 300 K.

12. Мощность излучения антенны с КУ=10 на частоте 30 МГц составляет 15 Вт. Какой КУ должна иметь приемная антенна, установленная на расстоянии 1 км от передающей, чтобы максимальная мощность принимаемого сигнала была равна 1 мВт?

13. Определить ширину ДН (в радианах) в главных плоскостях и максимальный КНД излучателя в виде открытого конца круглого волновода при длине волны излучения 3,2 см. Внутренний диаметр волновода 2,4 см.

14. Максимальный КНД открытого конца круглого волновода при длине волны излучения 10 см равен 3. Определить внутренний диаметр волновода.

15. Определить размеры оптимального Н-плоскостного секториального рупора, обеспечивающего в плоскости Н при длине волны 3 см ширину ДН 0,35 рад., рупор питается стандартным прямоугольным волноводом сечением 23х10 мм².

16. Эффективная поверхность оптимальной Н-плоскостной секториальной рупорной антенны составляет 200 см². Определить ширину ДН (в радианах) в Н- и Е-плоскостях и максимальный КНД антенны при длине волны 13 см, если один из размеров рупора в раскрыве равен 3,4 см.

17. Определить ширину ДН (в радианах) в главных плоскостях и мак-симальный КНД оптимального остроконечного пирамидального рупора при длине волны 10 см. Длина рупора равна 1 м.

18. Оптимальная пирамидальная рупорная антенна длиной 1,21 м имеет КНД =1000. Определить длину волны, на которой работает антенна, и ширину ее ДН (в радианах) в плоскостях Е и Н.

19. Эффективная поверхность оптимальной пирамидальной рупорной антенны составляет 1 м². Определить ширину ДН (в радианах) в главных плоскостях и максимальный КНД антенны при работе на частоте 3 ГГц.

20. Определить ширину ДН (в радианах) в главных плоскостях и мак-симальный КНД оптимального конического рупора при длине волны 3,2 см. Длина рупора 6 см.

21. Оптимальный конический рупор, работающий на частоте 6 ГГц, имеет диаметр раскрыва 20 см. Какого диаметра нужно взять раскрыв рупора и на сколько сантиметров при этом следует удлинить рупор, сохранив его оптимальным, чтобы увеличить КНД в два раза?

22. Определить диаметр раскрыва и фокусное расстояние симметричной зеркальной параболической антенны, ширина ДН которой в плоскости Н составляет 17,5мрад. Длина волны равна 3,2 см, а угол раскрыва зеркала 1,72 рад.

23. Определить полный угол раскрыва параболического зеркала, имеющего фокусное расстояние 20 см и КНД = 1000 при длине волны 4 см.

24. Фазовый центр облучателя параболической антенны с осесимметричным зеркалом, фокусное расстояние которого равно радиусу зеркала и составляет 50 см, смещен на 6 см в направлении, перпендикулярном фокальной оси. Определить угловое смещение (в радианах) максимума ДН антенны относительно оси зеркала.

25. Определить волновое сопротивление нагруженной линии передачи, если сопротивление нагрузки составляет 50 Ом, а коэффициент отражения напряжения от нагрузки равен 0,5.

26. Определить сопротивление нагрузки линии передачи с волновым сопротивлением 50 Ом, если коэффициент отражения напряжения от нагрузки равен 0,8.

27. Определить модуль коэффициента отражения напряжения от нагрузки линии передачи и коэффициент отражения мощности от нагрузки, если КСВ в линии равен 3.

28. Определить КСВ в нагруженной линии передачи, если волновое сопротивление линии составляет 50 Ом, а сопротивление нагрузки 50-j20 Ом.

29. Определить коэффициент отражения от нагрузки линии передачи с волновым сопротивлением 75 Ом, если сопротивление нагрузки 10+j30 Ом.

30. Определить входное сопротивление симметричного вибратора длиной 0,96 м, выполненного из провода диаметром 20 мм, если длина волны равна 1 м.

ЛИТЕРАТУРА, РЕКОМЕНДУЕМАЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

Основная:

1. Устройства СВЧ и антенны / Под ред. Д.И. Воскресенского. – М.: Радиотехника, 2006. – 376 с.

2. Устройства СВЧ: учеб. пособие / О.И. Бокова, Р.Н. Андреев, А.И. Климов; под ред. Н.С. Хохлова. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2008. – 167 с.

3. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Учебник для вузов / Г.А. Ерохин, О.В. Чернышев, Н.Д. Козырев, В.Г. Кочержевский; Под ред. Г.А. Ерохина. – М.: Горячая линия-Телеком, 2004. – 491 с.

Дополнительная:

4. Белоцерковский Г.В. Задачи и расчеты по курсу «Устройства СВЧ и антенны»: Учеб. пособие / Г.В. Белоцерковский, В.Н. Красюк; Под ред. А.П. Голубкова. – СПбГУАП.: С.-Петербург, 2002. – 178 с.

5. Гошин Г.Г.Устройства СВЧ и антенны: Учебное методическое пособие. В 2-х частях. / Г.Г. Гошин: Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2003. – Часть 2: Антенны. – 130 с.

6. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток: Учеб. пособие для вузов / Д. И. Воскресенский [и др.]; под ред. Д. И. Воскресенского. – М.: Радиотехника, 2003. – 632 с.

7. Банков С.Е. Электродинамика и техника СВЧ для пользователей САПР / С.Е. Банков, А.А. Курушин: под ред. С.Е. Банкова. – М.: 2008. – 276 с.

8. Андреев Р.А., Бокова О.И., Скрыль С.В., Хохлов Н.С. Устройства СВЧ и антенны. Часть 1. Антенны / Лабораторный практикум. – Воронеж: ВИ МВД РФ, 2005. – 96 с.

9. Климов А.И. Разработка и исследование плоских дифракционных антенн с электрически управляемыми характеристиками СВЧ и КВЧ диапазонов / А.И. Климов: под ред. В.И. Юдина, Н.С. Хохлова. – Воронеж: Изд-во «Наука», 2009. – 122 с.