大纲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
英文名称：Electromagnetic field and Microwave Technology课程编码：1007101
学时：64学时学分： 4学分
课程性质：学科基础课课程类别：理论课
先修课程：大学物理，工程数学（矢量分析与场论，数学物理方程）
开课学期：第五学期（秋季学期，三年级第一学期）
适用专业：通信工程、电子信息工程
一、课程的性质与任务
电磁场与微波技术是电子信息工程和通信工程专业的重要专业基础课，其概念、理论与方法，是电信科学领域深层次研究的重要支撑点。

利用电磁波作为信息传送的载体，是信息科学发展中质的飞跃，本课程从工程应用的角度讲述电磁场及导行电磁波的基本规律，为学生学习后续课程及日后从事通信工程的相关领域工作打下坚实的基础。

二、教学目标与要求
希望通过本课程的学习，使学生建立起电磁场与电磁波的基本概念，要求学生掌握电磁场与微波技术的基本概念、基本原理、基本分析方法。

了解微波技术的应用现状和最新发展。

三、课程的基本内容与教学要求
引言
[教学目的与要求]：
引言的主要教学目的是：使学生了解开设电磁场与微波技术的意义和目的，了解该课程所要讲授的主要内容、教学安排和具体要求，了解学习该课程宜采用的学习方法和注意的问题，必须掌握和本课程相关的数学基础知识。

[本章主要内容]：
1.1 课程的性质和主要内容
1.2 电磁场与电磁波
1.3 矢量运算与场的数学描述
[本章重点]：
1．建立电磁场与电磁波基本概念。

2．认识到学习本课程的重要性。

3. 矢量代数和场的数学描述。

[本章难点]：
1．矢量代数和场的数学描述，包括梯度、散度和旋度定义和矢量微分运算公式。

第一章电磁场与电磁波
[教学目的与要求]：
本章为整个课程的基础，基于电磁波作为信息载体的基本定位，本章中建立电磁场与电磁波的基本概念，讲述基本规律而不追求电磁学理论自身体系的完整。

具体要求为：使学生从物质和能量的角度了解电磁场的客观存在和数学描述等基本概念；使学生从电磁现象的实验定律和Maxwell方程关系以及电磁场和物质相互作用的角度理解Maxwell 方程作为描述宏观电磁现象基本规律的本质；使学生掌握电信技术中场与波的根本问题是通过求解一定边界条件下电磁场随时间变化和随空间分布的问题，主要是建立概念、训练方法和求算电路参量，而重点在正弦时变电磁场于无源区域和有源区域求解问题的研讨，为电磁波导行及辐射问题的研究作好铺垫；使学生了解电磁场理论和电路理论的关系。

[本章主要内容]：
1.1 描述电磁场的四个基本量
1.2 电磁场的基本方程
1.3 电磁场的媒质边界条件
1.4 电磁场的能量
1.5 时变电磁场与电磁波
1.6 依据电磁场理论形成的电路概念
[本章重点]：
1．电磁场的基本方程和边界条件。

2．时变电磁场与电磁波，尤且是谐变条件下电磁波导行和辐射问题及其求解方法。

3. 电磁场的能量和电磁波的传播
[本章难点]：
1．电磁场概念的建立。

2．电磁场方程的数学描述方式。

第二章传输线的基本理论
[教学目的与要求]：
本章从“化场为路”的观点出发, 分析传输线的一般理论。

首先建立传输线方程, 导出传输线方程的解, 引入传输线的重要参量——阻抗、反射系数及驻波比; 然后分析无耗传输线的特性, 给出传输线的匹配、效率及功率容量的概念。

了解分布参数传输线方程的建立方法和过程，理解传输线特性阻抗的概念及其和分布参数的关系；理解传输线方程的解的形式和物理意义，认识到分布参数条件下电流波、电压波和输入阻抗和普通电路中电压和电流阻抗的本质区别；了解传输线工作状态的描述方法和决定因素，深入理解描述传输线工作状态参量电压反射系数和驻波比的概念和意义，掌握无损好均匀传输线工作状态的分析方法；掌握阻抗圆图和导纳圆图的构成方法和利用圆图进行传输线电路分析和计算方法，重点是阻抗匹配过程的分析；了解有损耗传输线工作状态和分析方法。

[本章主要内容]：
1.1传输线方程及其解
1.2无耗均匀传输线的工作状态
1.3阻抗与导纳圆图及其应用
1.4有损耗均匀传输线
[本章重点]：
1．传输线特性参量的理论计算
2．阻抗圆图和导纳圆图的应用
[本章难点]：
1．传输线方程的建立。

2．有损耗传输线工作状态的分析。

第三章微波传输线
[教学目的与要求]：
本章研究几类重要传输线的传输特性（模式、相速度、波长、波阻抗以及其它相关的重要特性）、损耗特性、功率容量以及具体的工程用途。

第二章采用电路方法研究传输线的共性问题，本章采用电路和场分析结合的方法讨论每一种传输线的个性问题。

具体要求：一般了解TEM模传输线的传输特性、分析方法及其工程应用，重点了解同轴线和微带线传输特性和工程应用的特点；重点理解非TEM传输线传播模式的求解方法和传输特性，重点掌握矩形波导和圆柱型波导传输的截止特性和工程应用的特点；一般理解光波导工作原理和传输特性的分析方法。

[本章主要内容]：
1.1平行双线与同轴线
1.2微带传输线
1.3矩形截面金属波导
1.4圆截面金属波导
1.5光波导
[本章重点]：
1．矩形波导传输特性中截止特性的分析。

2．矩形截面波导中的TE10模。

[本章难点]：
非TEM传输模式的求解。

第四章微波系统简介与微波网络概要
[教学目的与要求]：
一个典型的微波系统（电路）由传输线、微波元件和微波器件。

本章重点介绍各种微波元件的工作原理、性能参数及其功能描述，对于大多数微波元件采用等效微波网络的方法分析，其中微波谐振元件采用场的方法分析。

具体要求：了解微波系统的构成和微波元件的功能和种类，理解各种微波元件的工作原理和性能参数，理解微波元件性能微波网络分析方法，通过和普通电路网络对比分析掌握微波网络参量定义、意义。

[本章主要内容]：
1.1微波系统及其分析方法
1.2连接匹配元件
1.3功率分配元器件
1.4微波谐振元件和微波铁氧体器件
1.5 微波网络概要
[本章重点]：
1．阻抗调配元件和微波谐振元件。

2．二端口微波网络。

[本章难点]：
1．微波网络参量散射参量的定义和意义。

2．网络的外特性参量由网络参量特别是散射参量关系。

四、课程学时分配
五、课程习题课（讨论课）的要求
本课程理论性强，课后习题对于巩固课堂讲授内容具有很重要的作用，要求学生独立完成习题作业（至少课后习题量的40％），其完成情况将作为本课程考核成绩时的参考。

六、实验内容与要求
本课程的两次实验均在微波技术部分，具体内容为：
1、利用波导测量系统测定信源波长、系统驻波比。

2、利用测量线测定波导元件阻抗。

本课程实验，对于学生认识波导元件，掌握驻波测量技术具有重要作用。

要求学生按实验指导书做好准备并独立完成实验，写出实验报告。

其实验完成情况及实验报告将作为本课考核成绩时的参考。

七、教学方法及手段（含现代化教学手段）
本课程采用理论教学与实验相结合的手段，要求使用多媒体课件实现可视化教学，把抽象的电磁场理论采用直观形象教学形态展现给学生。

八、课程考核方式
本课程是考试课，考试的形式采用百分制的闭卷考试，试题中要包含10％的实验教学考察。

最终成绩等于考试卷面成绩乘以平时各种考核成绩的归一化系数，卷面成绩要根据严格评分标准给出；归一化系数的取值在0到1.2之间，由科任教师根据客观的教学考察过程给出，但无需提供评分标准。

九、课程教材及主要参考书
[课程教材]：
微波技术与天线——电磁波导行与辐射工程，殷际杰编著，电子工业出版社，2004 [课程主要参考书]：
［1］谢处方饶克谨编，《电磁场与电磁波》(第4版)，高等教育出版社，2006年出版
［2］王家礼编，《电磁场与电磁波》，西安电子科技大学出版社，2000年出版
［3］杨儒贵编，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，2003年出版
［4］钟顺时钮茂德编，《电磁场理论基础》，西安电子科技大学出版社，2003年出版
［5］毛钧杰刘荧朱建清编，《电磁场与微波工程基础》，电子工业出版社，2004年出版
［6］Jin Au Kong著，《电磁波理论》，电子工业出版社，2003年出版
制定人：（讲课教师）
审定人：（系主任）
批准人：（教学院长）
2008年12月。