2010版微波技术与天线教学大纲.pdf

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1、微波技术与天线课程教学大纲 课程代码：030341001 课程英文名称：Wicrowave Technology and Antennas 课程总学时：56 讲课：52 实验：4 上机：0 适用专业：电子信息工程 大纲编写（修订）时间：2011.9 一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标 微波技术与天线是无线电技术的一个重要组成部分，是电子信息工程、通信工程等信息技术类专业的一门技术基础课。通过本课程的学习，要求了解微波技术与天线的基本概念、理论，掌握基本分析方法，同时培养正确的思维方式，提高分析问题的能力。为今后的学习和工作打下坚实的理论基础。（二）知识、能力及技能方面的基本要求 要求掌

2、握传输线理论、规则金属波导理论、微波网络理论、天线的辐射与接受的基本理论。在教学环节中，重点讲授微波与天线的基本理论，同时简要介绍微波技术与天线在主要系统中的应用，力求基本理论讲解与工程实践并重。（三）实施说明 1 教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。2 教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全

3、面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求 高等数学、复变函数、数理方程与特殊函数、电路理论、电子线路、电磁场与电磁波 （五）对习题课、实践环节的要求 根据学习进度完成相应习题，循序渐进，逐步深入。对典型习题一定要掌握。微波技术与天线实践性较强，实验要自己动手，进而达到理论联系实际的目的。1 对重点、难点章节应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。2课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，

4、并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。3每个学生要完成大纲中规定的必修实验，通过实验环节，学生应掌握典型器件的基本实验方法，获得实验操作的基本训练。实验成绩作为评定课程成绩的一部分。4安排大作业，大作业成绩作为平时成绩的一部分。（六）课程考核方式 1.考核方式：考查 2.考核目标：在考核学生对微波技术与天线基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力和计算能力 3.成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占 20%，实验成绩占 20%，期末考试成绩占 60%。（七）参考书目 （1

5、）微波技术与天线，傅文斌编，机械工业出版社，2009（2）微波技术与天线，刘学观编，西安电子科技大学出版社，2006（3）微波技术与天线，毛钧杰编，科学出版社，2008（4）微波技术与天线，周希朗编，东南大学出版社，2009（5）微波技术与天线，王新稳编，电子工业出版社，2011 二、中文摘要 本课程是电子信息工程专业学生必修的一门主干技术基础课程。课程通过对微波技术与天线基本理论及分析方法的讲授，使学生掌握微波技术与天线的基本知识、基本原理和基本方法，并具有计算的能力。课程主要内容包括均匀传输线的基本理论，规则金属波导、微波网络理论、无源微波元器件、天线理论和相关应用等。三、课程学时分配表

6、序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 绪论 2 2 2 均匀传输线理论 14 14 2.1 均匀传输线方程的建立及其求解 3 3 2.2 传输线的特征参量与状态参量 2 2 2.3 无耗传输线的状态分析 3 3 2.4 传输线的传输功率与损耗 1 1 2.5 阻抗匹配 2 2 2.6 阻抗圆图及其应用 3 3 3 规则金属波导 14 14 3.1 导波原理 4 4 3.2 矩形波导 6 6 3.3 圆形波导 2 2 3.4 金属谐振腔 2 2 4 平面传输线 4 4 4.1 带状线和微带线 2 2 4.2 耦合微带线 2 2 5 微波网络基础 6 6 5.1 微波网络等效原理 2 2 5

7、.2 阻抗、导纳和转移矩阵 2 2 5.3 散射矩阵 2 2 6 无源微波元件 6 4 2 6.1 连接匹配元件 2 2 6.2 功率分配元件 2 2 7 天线 10 8 2 7.1 概述 1 7.2 基本辐射单元的辐射 3 7.3 天线的基本参数 2 7.1 对称振子天线 2 四、教学内容及基本要求 第 1 部分 绪论 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:微波及其传输的特点、微波研究的主要内容，微波的发展及应用，微波传输的分析方法 第 2 部分 均匀传输线理论 总学时(单位：学时):14 讲课:14 实验:0 上机:0 第 2.1部分 均匀传输线方程的建立及其求

8、解。（讲课 3 学时）具体内容:1)了解传输线的种类及特点，掌握长线与短线的区别；2)了解传输线分布参数电路模型及典型传输线分布参数的计算公式；3)理解传输线方程的建立及其正弦波解；重 点:传输线方程的建立及其正弦波解 难 点:传输线方程的建立 习 题:传输线上电压电流的计算、分布参数的计算 第 2.2部分 传输线的特征参量与状态参量（讲课 2 学时）具体内容:1)理解传输线的特性阻抗、传输常数及波长与相速的概念，掌握无耗传输线的特征参量计算 2)掌握传输线输入阻抗的计算；3）熟练掌握反射系数、驻波比、行波系数的计算及其各参数之间的关系 重 点:输入阻抗、反射系数、驻波比、行波系数的计算及其各

9、参数之间的关系 难 点:驻波比的理解 习 题:反射系数、驻波比的计算 第 2.3部分 无耗传输线的状态分析（讲课 3 学时）具体内容:1）了解无耗传输线各种状态的定义、条件及其特点 2)掌握行波状态电压、电流及阻抗的分布 3）掌握短路线、开路线电压、电流及阻抗的计算和分布特点 4）端接纯电抗负载与传输线的等效 4）理解行驻波状态电压、电流及阻抗的分布特点 重 点:掌握短路线、开路线电压电流及阻抗的分布特点 难 点:行驻波状态电压、电流及阻抗的分布特点 习 题:无耗传输线状态参量的计算 第 2.4部分 传输线的传输功率与损耗（讲课 1 学时）具体内容:1）掌握传输线的传输功率与损耗计算公式 2)

10、理解功率容量的概念 重 点:传输功率、回波损耗和插入损耗的计算。习 题:传输功率、回波损耗和插入损耗的计算 第 2.5部分 阻抗匹配（讲课 2 学时）具体内容:1）了解传输线的阻抗匹配、支节匹配的方法及相关计算 2)掌握/4 阻抗变换器法及相关计算 重 点:/4 阻抗变换器法 难 点:串联单支节和并联单支节的阻抗匹配的计算 习 题:/4 传输线阻抗匹配计算 第 2.5阻抗圆图及其应用（讲课 3 学时）具体内容:1）理解阻抗圆图构成的基本思想及三族圆的基本特征；2)熟练掌握阻抗圆图计算传输线输入阻抗、反射系数及驻波比等 重 点:利用阻抗圆图计算阻抗和导纳 难 点:理解三族圆的基本特征 习 题:利

11、用圆图计算传输线输入阻抗、反射系数及驻波比等 第 3 部分 规则金属波导 总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0 第 3.1部分 导波原理（讲课,4 学时）具体内容:1)了解导行电磁波的基本形式 2）理解导行电磁波的纵向场分析方法 3）掌握导行电磁波的传播模式 4）掌握各种模式电磁波的传播特性 重 点:导行电磁波的传播模式及其传播特性 难 点:纵向场分析方法 第 3.2部分 矩形波导（讲课 6 学时）具体内容:1)理解用分离变量法求解矩形波导中 TE 波和 TM 波的纵向场；2)掌握 TE 波和 TM 波六个场分量的表达式 3)掌握矩形波导电磁波传输特性及其传输条件 4)矩

12、形波导中主模的场结构及传播特性 重 点:矩形波导传输条件及传输特性 难 点:纵向场求解矩形波导中的场量表达式 习 题:矩形波导传输特性计算 第 3.3部分 圆形波导（讲课 2 学时）具体内容:1)了解圆形波导中 TE 波和 TM 波的表达式及其传播特点。2)了解圆形波导中常用的三种模式。重 点:圆形波导的传播参数及特点 难 点:圆形波导 TE 波和 TM 波的表达式 第 3.4部分 金属谐振腔（讲课 2 学时）具体内容:1)了解金属谐振腔的基本特性及其参量。2)掌握矩形谐振腔基本参数的计算 重 点:矩形谐振腔基本参数的计算 第 4 部分 平面传输线 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0

13、 上机:0 第 4.1部分 带状线和微带线（讲课 2 学时）具体内容:1）了解几种常见的平面传输线 2）理解每种传输线构成及所传输的工作模式；3）掌握带状线与微带线的传输特性参量的计算公式 重 点:带状线和微带线的设计 第 4.2部分 耦合微带线（讲课 2 学时）具体内容:耦合微带线的奇模和偶模分析 第 5 部分 微波网络基础 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第 5.1部分 等效原理（讲课 2 学时）具体内容：了解电磁波辐射的基本概念 第 5.2部分 阻抗、导纳和转移矩阵（讲课 2 学时）具体内容：掌握双端口网络的阻抗矩阵、转移矩阵的定义和物理意义。重 点:双端口网络的

14、阻抗矩阵、转移矩阵意义 难 点:微波元件等效为网络原理 习 题:阻抗矩阵、转移矩阵及散射矩阵的计算 第 5.3部分 散射矩阵（讲课 2 学时）具体内容：1）了解散射参量的定义及其物理意义。2）了解散射矩阵的性质 重 点:双端口网络的散射矩阵计算 难 点:散射矩阵的物理意义 习 题:基本电路单元的网络参量 第 6 部分 无源微波元件 总学时(单位：学时):6 讲课:4 实验:2 上机:0 第 6.1部分 连接匹配元件（讲课 2 学时）具体内容：1）了解终端负载元件、微波连接元件及阻抗匹配元件的结构特点及其应用。第 6.2部分 功率分配元器件（讲课 2 学时）具体内容：1）了解定向耦合器、功率分配

15、器及各种微波分支元件的结构特点及其应用 重 点:功率分配元器件 难 点:定向耦合器 实验：无源器件 S 参数测量 第 7 部分 天线 总学时(单位：学时):10 讲课:8 实验:2 上机:0 第 7.1部分 概述（讲课 1 学时）具体内容：1）了解天线的工作机理 2）了解天线工作应具备的条件 3）了解天线的种类 第 7.2部分 基本辐射单元的辐射（讲课 3 学时）具体内容：1）了解基本辐射单元的类型 2）掌握基本电振子和磁振子的模型、辐射场特点 第 7.2部分 天线的基本参数（讲课 2 学时）具体内容：1）了解发射天线的主要参数。2）掌握天线的方向性图、方向性系数、天线增益 重 点:天线的方向性图、方向性系数、天线增益 难 点:天线的方向性图 习 题:天线方向性系数、天线增益相关计算 7.3 对称振子天线（讲课 2 学时）具体内容：1）了解对称振子天线的结构特点及振子上电流的分布。2）掌握对称振子天线的辐射场的表达式及特点 3）掌握对称振子天线的方向性图、方向性系数、辐射功率、辐射电阻的计算 重 点:对称振子天线的参数计算 难 点:对称振子天线的辐射场 实验：天线损耗测量 编写人：王秀莲 审核人：胡玉兰 批准人：张文波