天线考试总结
简答题
1、写出麦克斯韦方程组，并简述其物理意义。
答：麦克斯韦方程组的积分形式：
麦克斯韦方程组的微分形式：
t DH J
t BE =
0 B
D
每个方程的物理意义：
(a)
安培环路定理，其物理意义为分布电流和时变电场均为磁场的源。
(b) 法拉第电磁感应定律，表示时变磁场产生时变电场，即动磁生电。
(c) 磁场高斯定理，表明磁场的无散性和磁通连续性。
(d)高斯定理，表示电荷为激发电场的源。
2、 简述天线的功能。
天线应有以下功能:
① 天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。
这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配。
② 天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性。
③ 天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化。
④ 天线应有足够的工作频带。
3 、
S dtDJ l d Hs l l sS dtBl d E SS d B 0 Sq S d D
方向图参数：主瓣宽度，旁瓣电平，前后比 方向系数、天线效率、增益系数、极化和交叉极化电平、频带宽度、输入阻抗与驻波比、有效长度。
4 、按极化方式划分, 天线有哪几种？ 按天线所辐射的电场的极化形式可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。
5、 什么是视距传播？简述视距传播的特点。
电波依靠发射天线与接收天线之间的直视的传播方式称为视距传播。它可以分为地-地视距传播和地-空视距传播。
视距传播的工作频段为超短波及微波波段。此种工作方式要求天线具有强方向性并且有足够高的架设高度。在几千兆赫和更高的频率上，还必须考虑雨和大气成分的衰减及散射作用。在较高的频率上，山、建筑物和树木等对电磁波的散射和绕射作用变得更加显著。
信号在传播中所受到的主要影响是视距传播中的直射波和地面反射波之间的干涉。
① 当工作波长和收、发天线间距不变时, 接收点场强随天线高度 h 1 和 h 2 的变化而在零值与最大值之间波动。
② 当工作波长λ和两天线高度 h 1 和 h 2 都不变时, 接收点场强随两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小。
③ 当两天线高度 h 1 和 h 2 和间距 d 不变时, 接收点场强随工作波长λ呈波动变化。
6、不均匀媒质传播方式主要有哪些？ 简述对流层散射传播的原理。
散射波传播是指电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质团”时就会发生散射, 散射波的一部分到达接收天线处, 这种传播方式称为不均匀媒质的散射传播。
对流层散射传播的原理：一般情况下, 对流层的温度、 压强、湿度不断变化, 在涡旋气团内部及其周围的介电常数有随机的小尺度起伏, 形成了不均匀的介质团。
当超短波、 短波投射到这些不均匀体时, 就在其中产生感应电流, 成为一个二次辐射源, 将入射的电磁能量向四面八方再辐射。于是电波就到达不均匀介质团所能“看见”但电波发射点却不能“看见”的超视距范围。
电磁波的这种无规则、无方向的辐射, 即为散射, 相应的介质团称为散射体。对于任一固定的接收点来说, 其接收场强就是收发双方都能“看见”的那部分空间即收、 发天线波束相交的公共体积中的所有散射体的总和。
7、 什么是波长缩短效应？试简要解释其原因。
对称振子导线半径 a 越大, L 1 越小, 相移常数和自由空间的波数k =2π/ λ 相差就越大, 对称振子上的相移常数 β 大于自由空间的波数 k, 亦即对称振子上的波长短于自由空间波长, 这是一种波长缩短现象，令 n 1 = β / k， 称 n 1 为波长缩短系数。
波长缩短现象的主要原因有:
① 对称振子辐射引起振子电流衰减, 使振子电流相速减小, 相移常数 β 大于自由空间的波数 k , 致使波长缩短;
② 由于振子导体有一定半径, 末端分布电容增大（称为末端效应）, 末端电流实际不为零, 这等效于振子长度增加, 因而造成波长缩短。振子导体越粗, 末端效应越显著, 波长缩短越严重。
8、
二元等幅阵辐射场的电场强度模值为：12( , ) cos2mEE Fr
式中| F ( θ , φ )|称为元因子， cos2称为阵因子。
元因子表示组成天线阵的单个辐射元的方向图函数, 其值仅取决于
天线元本身的类型和尺寸。它体现了天线元的方向性对天线阵方向性的影响。
阵因子表示各向同性元所组成的天线阵的方向性, 其值取决于天线阵的排列方式及其天线元上激励电流的相对振幅和相位, 与天线元本身的类型和尺寸无关。
计算题
9、一根 75 均匀无耗传输线，终端接有负载1 1 1jX R Z ，欲使线上电压驻波比为 3 ，则负载的实部1R 和虚部1X 应满足什么关系？ 解：由驻波比 3 ，可得终端反射系数的模值应为
5 . 0111 于是 5 . 00 10 11 Z ZZ Z 将 75 ,0 1 1 1 Z jX R Z 代入上式，整理得负载的实部1R 和虚部1X 应满足的关系式为
2 2121100 125 X R
即负载的实部1R 和虚部1X 应在圆心为 0 , 125 、半径为 100 的圆上，上半圆的对应负载为感抗，而下半圆的对应负载为容抗。
设某矩形波导的尺寸为 , 4 , 8 cm b cm a 试求工作频率在 3GHZ 时该波导能传输的模式。
解：由 , 3GHZ f 得
mfc1 . 0
m ac T E16. 0210
m bc T E08 . 0 201
mb aabcTM0715 . 022 211 可见，该波导在工作频率为 3GHZ 时只能传输10TE 模。
论述题
1、天线的方向图表明了天线的什么特性？3dB 波束宽度及 10dB 波束宽度是如何定义？
天线的方向图表明了天线的方向性的特性 3dB 天线的方向性的特性。
天线的方向图表明了天线的方向性的特性。
波束宽度是主瓣两半功率点 度的波瓣宽度， 间的夹角为 60 度的波瓣宽度，10dB 波束宽度是主瓣两半功率点间的夹角为 120 度的波瓣宽度。
度的波瓣宽度。
2、天线的俯仰角的调整是为了解决天线覆盖中的什么问题，通常用什么方法来 调整天线的俯仰角？它们各有什么优缺点？
天线的俯仰角的调整是为了解决天线覆盖范围、减小交调等问题， 天线的俯仰角的调整是为了解决天线覆盖范围、减小交调等问题，改变垂 直方向来的
干扰的耦合能力，改善电平，解决塔下黑现象。通常用电下倾、 直方向来的干扰的耦合能力，改善电平，解决塔下黑现象。通常用电下倾、机 械下倾。电下调能减小塔下黑现象，但覆盖范围减小；机械下调覆盖范围大， 械下倾。电下调能减小塔下黑现象，但覆盖范围减小；机械下调覆盖范围大， 但是容易造成范围形态不确定。
但是容易造成范围形态不确定。
3、什么是多径效应？为解决移动通信中多径效应引起的快衰落，我们在现有移 动通信中采用哪几种方法？
多径效应是指移动通信电磁波在传播过程中通过多种途径达到移动终端的 多径效应是指移动通信电磁波在传播过程中通过多种途径达到移动终端的 现象，分地面反射波、建筑物反射波、直接辐射波等传播方式。
现象，分地面反射波、建筑物反射波、直接辐射波等传播方式。由于多径效应 会引起通信信号的快衰落，我们现在移动通信中常采用空间分集、 会引起通信信号的快衰落，我们现在移动通信中常采用空间分集、极化分集等 方法。
方法。
4、为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常采用什么方法 来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是什么？
一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄， 一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常 采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性， 采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是主瓣波束宽度 越窄，天线增益越高。可将对称振子组阵控制辐射能，或使用反射面等方法。
越窄，天线增益越高。可将对称振子组阵控制辐射能，或使用反射面等方法。
使用的是改变磁场、光反射等物理原理。
使用的是改变磁场、光反射等物理原理
5、什么是天线的增益？天线的增益与天线的水平波束宽度及垂直波束宽度有什 么关系？在移动通信应用中，天线的增益越高越好，这句话对吗？
天线的增益是指在输入功率相等的条件下， 天线的增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想天线的辐射单 元在空间同一点处所产生的场强的平方之比及功率比。
元在空间同一点处所产生的场强的平方之比及功率比。增益了垂直面上的覆盖 的边界，影响着信号穿透建筑物时衰减的变化。增益一般与天线方向图有关， 方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高，既水平波束宽度越窄， 方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高，既水平波束宽度
越窄，增益越 垂直波束宽度越宽，增益越高。增益越高越好的说法是不正确的， 高，垂直波束宽度越宽，增益越高。增益越高越好的说法是不正确的，增益决定了覆盖区内功率强度的分布，越高可能增加垂直方向上来的干扰的偶合能力。
定了覆盖区内功率强度的分布，越高可能增加垂直方向上来的干扰的偶合能力。
2．均匀无耗传输线工作状态分三种：（1）
（2）
（3）
。
一、填空题：
1、静止电荷所产生的电场，称之为_ _ 静 电场_；电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向__ 相同_。
2、电荷之间的相互作用力是通过 电场
发生的，电流与电流之间的相互作用力是通过 磁场发生的。
3、矢量场基本方程的微分形式是：
V A 和 J A
；说明矢量场的 散度
和
旋度
可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。
4、矢量场基本方程的积分形式是：
dV dS A V V S 和 dS J s dl A l ；说明矢量场的 环量和
通量
可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。
5、矢量分析中的两个重要定理分别是高斯定理和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是：
dS A dV A S v 和 dS rotA dl A s l 。
6、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是：
∮ Ds·d d Sq =q 和 E·d d =0。
7、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是：
V D 和 0 E 。
8、镜象法的理论依据是 静电场的唯一性定理 。基本方法是在所求场域的外部放置镜像电荷以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电荷 。
9、在两种媒质分界面的两侧，电场E 的切向分量 E 1t －E 2t ＝_0__；而磁场B 的法向分量
B 1n －B 2n ＝__0__。
10、法拉弟电磁感应定律的方程式为 E E n n = =- -dtd，当 dφ/dt>0 时，其感应电流产生的磁场将阻止原磁场增加。
11、在空间通信中，为了克服信号通过电离层后产生的 法拉第旋转效应，其发射和接收天线都采用 圆极化天线。
12、长度为 2h=λ λ2 /2 的半波振子发射天线，其电流分布为：
I I （z z ）
=I m m sink （h h- - |z| ）
。
13、在介电常数为 e 的均匀各向同性介质中，电位函数为 2 21 152 2x y z ,则电场强度 E= 5x y zxe ye e 。
14、要提高天线效率，应尽可能提高其 辐射
电阻，降低 损耗 电阻。
15、GPS 接收机采用
圆极化 天线，以保证接收效果。
二、
判断题：
1、 在静电场中电力线不是闭合的曲线，所以在交变场中电力线也是非闭合的曲线。（
×
）
2、 根据 E ，Φ>0 处,E<0; Φ<0 处,E>0; Φ=0 处,E=0。（
×
）
3、 恒定电场中，电源内部存在库仑场 E 和非库仑场 E ‘ ，两者的作用方向总是相反。（
√
）
4、 法拉第电磁感应定律tBE 反映了变化的磁场可以产生变化的电场。（
√
）
5、 对于静电场问题，仅满足给定的泊松方程和边界条件，而形式上不同的两个解是不等价的。（
×
）
6、电介质在静电场中发生极化后，在介质的表面必定会出现束缚电荷。（
√
）
7、均匀平面波的等相位面和等振幅面都是平面且相互重合。（
×
）
8、圆形载流线圈在远处一点的磁场相当于一个磁偶极子的磁场。（
√
）
9、电磁波的电场强度矢量必与波的传播方向垂直。（
×
）
10、在理想导体与理想介质的分界面上，电场强度 E的切向分量是不连续的。（
× ）
11、均匀平面波是一种在空间各点处电场强度相等的电磁波。（
×
）
12、静电场是有源无旋场，恒定磁场是有旋无源场。（
√
）
13、位移电流是一种假设，因此它不能象真实电流一样产生磁效应。（
×
）
14、均匀平面波在理想媒质中的传播时不存在色散效应，在损耗媒质中传播时 在色散效应。（
√
）
15、天线辐射电阻越高，其辐射能力就越弱。（
×
）
、判断 1、传输线可分为长线和短线，传输线长度为3cm，当信号频率为20GHz时，该传输线为短线。（ 错）
2、无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。（错 ）
3、由于沿smith圆图转一圈对应2，4变换等效于在图上旋转180°，它也等效于通过圆图的中心求给定阻抗（或导纳）点的镜像，从而得出对 应的导纳（或阻抗）。（ 对）
4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时，则负载能得到信源的最大功率。（ 错）
5、微带线在任何频率下都传输准TEM波。（ 错）
6、导行波截止波数的平方即2ck 一定大于或等于零。（ 错）
7、互易的微波网络必具有网络对称性。（错）
8、谐振频率0f 、品质因数0Q 和等效电导0G 是微波谐振器的三个基本参量。
（ 对）
9、天线的辐射功率越大，其辐射能力越强。（错 ）
10、二端口转移参量都是有单位的参量，都可以表示明确的物理意义。（错 ）
选择题
1、电荷只能在分子或原子范围内作微小位移的物质称为(
D
)。
A.导体
B.固体
C.液体
D.
2、相同的场源条件下，真空中的电场强度是电介质中的(
D
)倍。
A.ε 0 ε r
B. 1/ε 0 ε r
C. ε r
D. 1/ε r
3、微分形式的安培环路定律表达式为 H J ，其中的 J （
A
）。
A．是自由电流密度 B．是束缚电流密度 C．是自由电流和束缚电流密度
D．若在真空中则是自由电流密度；在介质中则为束缚电流密度 4、两个载流线圈之间存在互感，对互感没有影响的是（
A
）。
A．线圈上的电流
B．两个线圈的相对位置 C．线圈的尺寸
D．线圈所在空间的介质 5、一导体回路位于与磁场力线垂直的平面内，欲使回路中产生感应电动势，应使（
B
）。
A．回路运动
B．磁场随时间变化
C．磁场分布不均匀
D．同时选择 A 和 B
6、导体电容的大小(
C
)
A.与导体的电势有关
B.与导体所带电荷有关
C.与导体的电势无关
D.与导体间电位差有关 7、在边界形状完全相同的两个区域内的静电场，满足相同的边界条件，则两个区域中的场分布（
C
）。
A．一定相同
B．一定不相同
C．不能断定相同或不相同 8、两相交并接地导体平板夹角为 ，则两板之间区域的静电场（
C
）。
A．总可用镜象法求出。
B．不能用镜象法求出。
C．当 /n
且 n 为正整数时，可以用镜象法求出。
D．当 2 /n
且 n 为正整数时，可以用镜象法求出。
9、z＞0 半空间中为ε=2ε 0 的电介质，z＜0 半空间中为空气，在介质表面无自由电荷分布。若空气中的静电场为
12 8x zE e e ，则电介质中的静电场为（
B
）。
2 22. 6 . 2 4. 2 8 .x z x zx zA E e e B E e eC E e e D 不能确定
10、介电常数为ε的各向同性介质区域 V 中，自由电荷的体密度为 ，已知这些电荷产生的电场为 E E=E E（x，y，z），下面表达式中始终成立的是（
C
）。
0. 0 . / . . , A D B E C D D B C 同时选择
11、关于均匀平面电磁场，下面的叙述正确的是（
C
）。
A．在任意时刻，各点处的电场相等 B．在任意时刻，各点处的磁场相等 C．在任意时刻，任意等相位面上电场相等、磁场相等
D．同时选择 A 和 B 12、用镜像法求解电场边值问题时，判断镜像电荷的选取是否正确的根据是（
D
）。
A．镜像电荷是否对称
B．电位所满足的方程是否未改变
C．边界条件是否保持不变
D．同时选择 B 和 C
13、一沿+z 传播的均匀平面波，电场的复数形式为 ( )m x yE E e je = -rr r，则其极化方式是（
D
）。
A．直线极化
B．椭圆极化
C．左旋圆极化
D．右旋圆极化 14、在两种媒质的分界面上，若分界面上存在传导电流，则边界条件为(
B
)。
A. H t 不连续，B n 不连续
B. H t 不连续，B n 连续
C. H t 连续，B n 不连续
D. H t 连续，B n 连续 15、磁感应强度在某磁媒质中比无界真空中小，称这种磁媒质是(
B
)
A.顺磁物质
B.逆磁物质
C.永磁物质
D.软磁物质 16、沿 z 轴方向传播的均匀平面波，E x =cos(ωt － kz － 90°)，E y =cos(ωt － kz － 180°)，问该平面波是(
B
)。
A.直线极化
B.圆极化
C.椭圆极化
D.
17、静电场边值问题的求解，可归结为在给定边界条件下，对拉普拉斯方程的求解，若边界形状为圆柱体，则宜适用(
B
)
A.直角坐标中的分离变量法
B.圆柱坐标中的分离变量法
C.球坐标中的分离变量法
D.有限差分法 18、相同尺寸和匝数的空心线圈的电感系数(
C
)铁心线圈的电感系数。
A.大于
B.等于
C.小于
D.不确定于 19、真空中均匀平面波的波阻抗为(
D
)
A. 237Ω
B. 277Ω
C. 327Ω
D. 377Ω 20、波长为 1 米的场源，在自由空间中的频率(
B
)
A. 30MHz
B. 300MHz
C. 3000MHz
D. 3MHz
1．(
C
)表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标. A.天线方向性
B.天线增益 C.天线驻波比
D.天线集化 2．对挂天线的抱杆要求,抱杆安装应做到（ A ）
A. 90°
B. 45° C. 180°
D. 360°
4．基站室外地排应与室外走线架、铁塔塔身和基站建筑物等保持( A ). A. 绝缘
B. 良好接触 C. 连接
D. 挂靠 8．全向天线安装垂直，允许误差(
C
). A. ±1°
B. ±1.5° C. ±0.5°
D. ±2° 9．全向天线的固定底座上平面应与天线支架的顶端平行，允许误差为(
D )；
A. ±15cm
B. ±10cm C. ±20cm
D. ±5cm 10．定向天线方位角，符合施工图设计要求，安装精确度为( A ); A. ±5°
B. ±8° C. ±10°
D. ±12° 11．定向天线下倾角，符合施工图设计要求，安装精确度为( A ); A. ±1°
B. ±2° C. ±3°
D. ±5° 15．馈线长度在 20～60m 以内需三点接地，第一处接地应由 1/2 跳线与 7/8 馈线连接点后方 0.5 米处接至屋面接地扁铁；第二处接地应由(
C
)，第三处接地直接与室外地排可靠连接。
A. 接地直接与室外地排可靠连接
B. 后方 0.5 米处接至屋面接地扁铁 C. 由馈线中段馈线拐弯之前 0.5m 处接至屋面接地扁铁
D. 具体位置应视现场情况而定 17．对发射天线驻波比的测试结果要求是小于：（
B
）
A.1
B.1.4
C.2
D.2.5 19．馈线最小弯曲半径应不小于馈线直径的
倍。（
C
）
A.10
B.15
C.20
D.30 26．天馈线系统的故障主要发生在（B）电缆和接头上。
A、馈线
B、天线
C、地线
D、开关 27．对天馈线进行测试主要是通过测量其驻波比（VSWR）或回损（Return Loss）的值和（D）来判断天馈线的安装质量和运行情况的好坏。
A、具体情况 B、高度
C、温度
D、隔离度（Isolation）
28．无线基站发射信号和接收由移动台发射的信号都是通过（C）来完成的。
A、天线
B、天线系统
C、天馈线系统
D、基站 29．当发射天馈线发生故障时，发射信号将会产生损耗，从而影响基站的（B）。
A、运行
B、覆盖范围
C、工作
D、故障 31．在测试天馈线驻波比和回损及馈线长度时，都要正确输入馈线的（D）参数，否则测得的值会有误差。
A、系统
B、天线
C、天馈线
D、电缆 34．GPS 天线应与任何天线隔开至少（B）。
A、2M
B、3M
C、4M
D、5M
35．天线的安装也分为全向天线和（D）。
A、右向天线
B、多向天线
C、一般天线
D、定向天线 38．天线方位角允许偏差（
C
）。
A、±1°
B、±3°
C、±5°
D、±10° 39．天线俯仰角允许偏差（
A
）。
A、±1°
B、±3°
C、±5°
D、±10° 40．天线与避雷针保护角度为（
D
）。
A、≤30°
B、≤35°
C、≤40°
D、≤45° 41．天线接收主瓣方向（
B
）内不能有障碍物。
A、±10°
B、±20°
C、±15°
D、±25° 1、为了加强对移动基站近区的覆盖并尽可能减少死区，同时尽量减少对其它相邻基站的干扰，天线应避免__A__架设，同时应采用下倾的方式。
A:过高 ; B: 过低 ; C: 水平; D: 垂直 2、机械下倾当天线下倾的角度过大时，覆盖正前方出现明显凹坑，两边也被压扁，天线方向图畸变，引起天线正前方覆盖不足同时会_A____两边基站的干扰。机械下倾的另一个缺陷是天线后瓣会__C__，对相临扇区造成干扰，引起近区高层用户手机掉话。
A:增大;B:减小;C:上翘;D:下顷; 3、天线常见的极化方式有：线极化，圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化，垂直极化和 45°交叉极化。发射天线和接收天线应具有___A__极化方式，一般移动通信中多采用__C_____或±45°极化方式 A: 相同 ; B: 不同； C: 垂直极化; D: 水平极化； 4、天线的增益大小可以说明（ B ）
A:天线对高频电信号的放大能力；B:天线在某个方向上对电磁波的收集或
发射能力强弱；C:对电磁波的放大能力；D:天线在所有方向上对电磁波的收集或发射能力强弱