微波技术与天线

课程名称：微波技术与天线课程代码：02367（理论）

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

《微波技术与天线》是电子与信息工程专业、通信技术专业的一门专业基础课。该课程研究的基本内容是电磁场的基础理论、导行电磁波和导模概念、各个导行波场的求解方法、传输线的基本理论和计算方法、微波网络基础与器件、天线的基本概念、基本理论及天线的基本结构并且与现代通信紧密相关的新技术。

二、课程目标与基本要求

通过本课程的学习，可以使学生掌握微波与天线的基本概念、基本理论和基本分析方法。并在此基础上，学会利用所学知识去解决微波与天线领域的工程实际问题，为今后从事微波与天线研究和工程设计工作打下良好的基础。

三、与本专业其他课程的关系

本课程的前导课程是高等数学、电路分析基础、数学物理方法、电磁场理论。是无线通信技术的基础课程。

第二部分考核内容与考核目标

第一章场论与静态电磁场

一、学习目地与要求

本章主要研究静态电磁场的基本规律和分析方法。通过本章的学习，使学生能够理解电荷与电流密度的概念，理解并掌握电流连续性方程；理解并掌握静电场和恒定磁场的基础—库仑定律和安培力定律，牢固建立静电场和恒定磁场的概念，并能根据不同电荷分布和电流分布的相关电磁场强度计算表达式，计算一些典型电荷分布和电流分布的电场强度和磁感应强；牢固掌握静电场和恒定磁场的基本方程，深刻理解静电场和恒定磁场的基本性质；深刻理解电位和磁位的物理意义，掌握电位与电场强度、磁位与磁感应强度的关系；了解电介质极化和磁介质磁化的物理过程。

二、考核知识点与考核目标

（一）场论（一般）

识记：矢量运算中的相关规则及矢量恒等式

理解：标量场与矢量场的概念、标量场的等值面和矢量场的矢量线、矢量场的散度与旋度、标量场的梯度。

应用：应学会应用矢量分析这一重要数学工具去研究电磁场在空间的分布和变化规律。

（二）静电场（次重点）

识记：电荷与电荷密度、电场强度、均匀介质中的电场

理解：、电场强度的相关计算公式、库仑定律

应用：用静电场的基本方程高斯定律求解静电场、计算点电荷系统和一些连续分布电荷系统的电位

（三）稳恒电流场（一般）

识记：电流密度、欧姆定律、焦耳定律的微分形式

理解:、电荷守恒定律、稳恒电流场的基本方程

（四）恒定磁场（次重点）

识记：磁感应强度、介质的磁化

理解：稳恒磁场的基本方程、矢量磁位、磁介质中的安培定律

应用：运用安培环路定律求解具有一定对称性分布的磁场、利用矢量磁位求解一些简单的磁场分布问题

第二章电磁波原理

一、学习目地与要求

本章主要讨论了时变电磁场的普遍规律、电场和磁场在交替变化的过程中所形成的电磁波的相关特性，并重点讲述了均匀平面电磁波在无界空间的传播特性和在分界面上的反射和透射特性。通过本章的学习，要求学生们必须牢固掌握麦克斯韦方程组的积分形式、微分形式，深刻理解其物理意义；必须正确理解和使用边界条件、深刻理解坡印廷矢量的物理意义并能用其分析计算电磁能量的传输情况；掌握电磁场的波动方程以及理解矢量位和标量位的概念和满足的相应方程；深刻理解和掌握均匀平面电磁波在无界理想介质中的传播特性，理解描述传播特性的参量的物理意义；掌握三种极化方式的产生条件；熟练掌握平面电磁波对理想导体和理想介质垂直入射时的分析方法和过程；理解平面电磁波向理想导体界面的斜入射。

二、考核知识点与考核目标

（一）时变电磁场（重点）

识记：正弦电磁场的复数表示法、坡印廷定理、波动方程、唯一性定理

理解：麦克斯韦方程、时变场的边界条件、坡印廷矢量

应用：从麦氏方程出发，结合边界条件求解相关问题。

（二）平面电磁波（重点）

识记：沿任意方向传播的平面波

理解：理想介质中的均匀平面波、波的极化

应用：计算在自由空间传播的均匀平面波的电场强度或磁场强度；计算描述均匀平面波传播特性的参量(如波矢量、波阻抗等)；计算坡印廷矢量

（三）平面电磁波的反射与折射（次重点）

识记：垂直极化波、平行极化波、

理解：垂直极化波入射、平行极化波入射、全透射与全反射

（四）平面电磁波向理想导体界面的斜入射（一般）

识记：垂直极化波斜入射、平行极化波斜入射

第三章 导行电磁波

一、 学习目地与要求

本章主要讨论电磁波在导波系统中的传输问题。通过本章的学习，要求同学们必须掌握求解波导中场的重要方法—纵向场分析法，该方法中所涉及到的有关物理量，如传播常数、截止波数的物理意义必须深刻理解，计算公式必须牢固掌握；牢固掌握波沿规则波导传输的一般特性；熟知波沿不同形状的波导传输的相关特性，如矩形波导、圆形波导等，重点掌握矩形波导中的主要传输模式—10TE 模；必须了解同轴线中的传输模式，并能通过恰当选择尺寸的情况下，保证TEM 波的传输；了解波导激励与耦合的方式。

二、考核知识点与考核目标

（一）规则波导的分析方法和一般特性（重点）

识记：波导中的波型—TE ，TM 和TEM 波、波的速度—相速度，群速度、波导波长、波阻抗

理解：不同模式的传输条件、截止现象和截止波长

应用：能用纵向场法求解波导中电磁波的场解、应用相关公式求出波导中描述波传输特性的相关参量。

（二）金属矩形波导的场解（重点）

理解：矩形波导中不同波型的场解、矩形波导中的传输特性、波导的功率容量

应用：计算不同模式的截止波长、能确定波导中能传输或截止的模式、熟悉单模传输

条件、能绘出10TE 模式的场结构，壁电流分布、计算10TE 模式的相关传输参量

（三）圆柱形波导（次重点）

识记：圆波导中不同波型的场解

理解：圆波导中的三个主要波型及其应用

（四）同轴传输线（次重点）

识记：、同轴线中的高模及尺寸选择

理解：同轴线中的TEM 波

（五）波导的激励与耦合（一般）

识记：波导激励的方式及激励装置

第四章 微波传输线的基本理论

一、 学习目地与要求

本章以双导线为例用路的分析方法主要讨论了微波传输线上的传输特性和电压电流的分布规律，同时推出了一种重要的计算工具—阻抗圆图，并将这一计算工具应用于工程实际中，如阻抗匹配技术。通过本章的学习，要求同学们必须深刻理解微波传输线的分布参数概念，了解传输线方程及其解以及传输线的工作特性参数；必须掌握传输线的三种不同