电磁场与微波技术课程教学大纲

《电磁场与微波技术》课程教学大纲

编号：B002D040

英文名称：Electromagnetic Fields & Microwave Technology

适用专业：电子信息工程

责任教学单位：电子工程系电子信息工程教研室

总学时：48（其中实验学时：8）

学分：3

考核形式：考查

课程类别：专业课

修读方式：必修

教学目的：本课程主要研究电磁场与电磁波的基本属性、描述方法、运动规律、与物质的相互作用及其应用。要求学生通过本门课程的学习，能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性质、基本规律以及求解电磁场问题的基本方法；掌握传输线的一般理论和波导的有关知识。同时能为学生进行科学研究和实际工作提供适用的理论基础和解决实际问题的方法。

本科课程的主要教学方法：

以讲授、讨论为主，实践教学为辅。

本课程与其他课程的联系与分工：本课程应在模拟电子技术、高频电子线路等课程后开设。讲授时要求学生了解当今信息化社会的发展的基础上，掌握电磁场的基本理论，掌握微波传输技术。

主要教学内容及要求：

第一部分矢量分析与场论

教学重点：矢性函数的微分、导数及积分公式；场的基本概念。

教学难点：场的基本概念。

教学要点及要求：

熟悉重要的矢性函数的微分、导数及积分公式；

理解场的基本概念；理解数量场（或标量场）的方向导数和梯度的概念；

理解矢量场的通量和散度的概念；

理解矢量场的环量和旋度的概念。

第二部分静电场

教学重点：高斯定理，电位的概念，真空中静电场的基本方程。

教学难点：高斯定理，电位的概念。

教学要点及要求：

了解电场强度的矢量表示形式；掌握库仑定律；

掌握真空中的高斯定理；理解电位的概念；

熟悉静电场力做功的特点；熟悉真空中静电场的基本方程；

了解电介质的极化机制；熟悉静电场的边界条件；了解电容和能量的一般计算方法；

了解唯一性定理。

第三部分恒定电流的磁场

教学重点：毕奥—萨伐尔定律，磁通连续性原理，恒定电流磁场的边界条件及所表示的意义。

教学难点：毕奥—萨伐尔定律，磁通连续性原理。

教学要点及要求：

掌握毕奥—萨伐尔定律的简单计算；

理解磁通连续性原理；掌握全电流定律公式；理解磁介质的磁化；

熟悉恒定电流磁场的完整方程组；理解恒定电流磁场的边界条件及所表示的意义；

了解自感和互感的定义及其计算；了解磁场能量的计算。

第四部分时变电磁场

教学重点：法拉弟电磁感应定律，位移电流，正弦电磁场的复数表示法。

教学难点：正弦电磁场的复数表示法。

教学要点及要求：

掌握法拉弟电磁感应定律的简单计算；理解位移电流的概念；

熟悉麦克斯韦方程组；了解电磁场的本构关系；

理解时变电磁场的边界条件及所表示的意义；

理解能流的概念；掌握坡印廷定理；掌握正弦电磁场的复数表示法；

了解时变电磁场的波动方程。

第五部分均匀平面波

教学重点：均匀理想介质的均匀平面电磁波方程及其基本性质；直线极化和椭圆极化；均匀平面波向理想介质表面垂直入射时的基本特性；均匀平面波向理想介质和导体表面斜入射时的基本特性。

教学难点：均匀理想介质的均匀平面电磁波方程及其基本性质；直线极化和椭圆极化；

教学要点及要求：

熟悉均匀理想介质的均匀平面电磁波方程及其基本性质；

了解有耗媒质中的均匀平面波的解答及其特性；熟悉导体中均匀平面波的特性；

掌握直线极化和椭圆极化；理解均匀平面波向理想导体表面垂直入射时的驻波解；

了解均匀平面波向理想介质表面垂直入射时的基本特性；

了解均匀平面波向理想介质和导体表面斜入射时的基本特性。

第六部分传输线理论

教学重点：无耗传输线基本方程；无耗传输线的基本特点；无耗传输线的工作状态；掌握阻抗圆图和导纳圆图；掌握简单的阻抗匹配计算。

教学难点：无耗传输线基本方程。

教学要点及要求：

了解分布参数及其电路的基本概念

熟悉无耗传输线基本方程及其解；熟悉无耗传输线的基本特点；熟悉无耗传输线的工作状态

掌握阻抗圆图和导纳圆图；掌握简单的阻抗匹配计算。

第七部分微波传输线

教学重点：矩形波导中传输模式的纵向传输特性、场结构；带状线、微带传输线、耦合带状线和微带线的结构及其特性阻抗；圆波导。

教学难点：矩形波导中传输模式的纵向传输特性、场结构。

教学要点及要求：

了解带状线、微带传输线、耦合带状线和微带线的结构及其特性阻抗；

了解金属波导内的场分布、传输模式；熟悉矩形波导中传输模式的纵向传输特性、场结构；了解矩形波导中传输模式的管壁电流、传输功率和功率容量；

了解圆波导。

实验要求：

第一次实验（2学时）

实验的名称：微波传输实验

实验的目的：了解微波传输信号的基本原理；了解波传播的条件及波在金属板上的反射。

实验的内容和要求：观察、测试微波传输特性。

使用的设备和仪器：微波实验系统

第二次实验（2学时）

实验的名称：微波测量系统的认识与调试

实验的目的：了解微波测量系统的构成。了解反射速调管振荡器特性。

实验的内容和要求：分析、调测试微波测量系统。

使用的设备和仪器：微波实验系统

第三次实验（2学时）

实验的名称：电压驻波比测量

实验的目的：熟悉和掌握测量线的使用方法；掌握测量大、中电压驻波比的测量原理和方法。

实验的内容和要求：根据所学理论知识，测量大、中电压驻波比。

使用的设备和仪器：微波实验系统

第四次实验（2学时）

实验的名称：阻抗测量及匹配技术

实验的目的：掌握用测量线测量阻抗的原理和方法；熟悉史密斯圆图的使用。

实验的内容和要求：使用仪器设备进行阻抗测量，并分析匹配条件。

使用的设备和仪器：微波实验系统