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1、微波技术与天线课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：通信工程课程代码：23E01326学时分配：48=40+8赋予学分：3先修课程：高频电路、电磁场理论、通信原理后续课程：移动通信二、课程性质与任务本课程是通信工程专业的专业选修课。课程内容以电磁场理论为基础，理论性与工程应用 性较强。其任务是：让学生掌握射频微波电路与天线的基本原理和设计方法，了解其热点应用 与开展方向。三、教学目的与要求设置本课程的目的在于让学生系统掌握射频微波电路与天线的基本原理与设计方法。初步 了解其当前热点应用及开展方向，为从事通信、微电子、电子科学与技术等领域的研究工作打 下基础。通过本课程的学习，要求学生：1.理
2、解和掌握射频微波电路的基础知识；2.掌握射频微波 电路与天线的基本原理和设计方法；3,了解和掌握射频微波的主要应用；4.了解学科前沿及最 新研究成果与进展。四 教学内容与安排（一）课时分配按照课程内容，分成10个教学单元，各单元的课时安排如下表所示：单元学时分配小计讲授习题讨论实践1、均匀传输线理论10102、规那么金属波导663、微波集成传输线444、微波网络基础445、微波元器件446、天线辐射与接收基本理论447、电波传播概论228、线天线229、面天线2210、课程实验88合计40848（二）教学内容安排第1单元均匀传输线理论【教学内容】1 ,传输线方程及其解2 .传输线工作特性参量3
3、 .传输线工作状态分析4 .传输功率、效率和损耗5 .阻抗匹配6 .阻抗圆图7 .同轴线【教学重点及难点】教学重点：传输线方程解的含义、传输线上的反射系数与输入阻抗、传输线的3种工作状 态分析、阻抗匹配原理与方法、阻抗圆图应用。教学难点：阻抗匹配，阻抗圆图。【基本要求】掌握传输线方程的通解和特解的数学表达式、物理含义； 掌握传输线工作特性参量（传播常数、衰减常数、相移常数、特性阻抗、相速度等）的含义及计算； 掌握传输线输入阻抗与反射系数的计算及换算；学会分析传输线的三种工作状态，了解其应用情况； 掌握阻抗匹配的类型、原理和方法；掌握阻抗圆图的构建及应用。【培养能力】必要的计算能力、抽象思维能力
4、、归纳能力、传输线电路设计能力、指标分析能力、工程 应用能力，结合后续实验还要培养射频电路仿真与数据优化能力。第2单元规那么金属波导【教学内容】1 .导波原理2 .矩形波导3 .圆形波导4 .波导的激励与耦合【教学重点及难点】教学重点：矩形波导、圆形波导中的模式分布；纵向传输特性。教学难点：波导模式及分析。【基本要求】 了解纵向场法基本过程； 掌握导行波的分类方法； 掌握纵向传输特性参量（相移常数、截止波数、相速度、波导波长、截止波长、波阻 抗、群速度、传输功率等）的含义及计算； 掌握矩形波导的模式分析及尺寸选取； 掌握圆形波导的模式分析及尺寸选取； 了解波导激励的基本类型。【培养能力】具备常
5、用波导的模式分析能力，参数设计能力，尺寸选取能力。第3单元 微波集成传输线【教学内容】1 .带状线2 .微带线3 .耦合微带线【教学重点及难点】教学重点：微带线的场型结构、传输特性参量及尺寸选取。教学难点：奇偶模分析法。【基本要求】 了解微波集成基础知识； 理解带状线、微带线和耦合微带线的场型特点； 学会分析带状线、微带线和耦合微带线传输特性参数 了解奇偶模分析法过程； 掌握微带线基本设计方法。【培养能力】通过软件进行微带线设计和优化的能力。第4单元 微波网络基础【教学内容】1 .单口网络2 .双口网络3 .散射矩阵和传输矩阵4 .多口网络5 .网络参数测量【教学重点及难点】教学重点：散射参数
6、的定义、含义、性质及应用。教学难点：散射参数与散射矩阵。【基本要求】 了解阻抗矩阵和导纳矩阵； 熟悉归一化的方法和应用背景； 掌握散射矩阵、传输矩阵的定义、含义、性质及应用； 熟悉各种网络参数的相互转换； 熟悉各种网络参数的测量方法。【培养能力】掌握散射矩阵的含义及应用，培养对S参数的基本分析能力及测试能力。第5单元微波元器件【教学内容】1 .连接匹配元件2 .分配与合成元件3 .微波谐振元件4 .微波铁氧体元件5 . LTCC器件【教学重点及难点】教学重点：功率分配器、定向耦合器、铁氧体隔离器和环形器。教学难点：3分贝电桥的散射参数。【基本要求】 了解微波元器件的基本类型； 掌握采用模式理论
7、与网络参数分析微波元器件的基本方法； 能够熟练写出常用微波元器件的散射矩阵。【培养能力】综合应用模式理论与网络参数，分析微波元器件的基本原理，掌握设计方法。第6单元天线辐射与接收基本理论【教学内容】1 .基本振子的辐射2 .天线的电参数3 .接收天线理论【教学重点及难点】教学重点：电基本振子的远场；天线的假设干技术参数。教学难点：电、磁基本振子的远场计算与分析，天线的极化特性。【基本要求】掌握天线辐射与矢量合成的基本原理掌握天线的方向图、增益、极化、效率的技术参数的含义【培养能力】初步具备简单天线的远场计算能力，理解其技术参数的含义及实现途。第7单元电波传播概论【教学内容】1 .电波传播的基本
8、概念2 .视距传播3 .天波传播4 .地波传播5 .散射传播【教学重点及难点】教学重点：视距传播、天波传播的基本原理。教学难点：多径传播及分析。【基本要求】 熟悉无线电波在自由空间的传播特点及传输媒质对电波传播的影响： 理解传输损耗、衰落、传输失真和电波传播方向的变化； 掌握传输损耗的一般计算方法； 熟悉视距传播、天波传播、地波传播、散射传播的典型传播方式、传播特点。 【培养能力】掌握无线电波常见传播方式的设计、分析和评价。第8单元线天线【教学内容】1 .对称阵子天线2 .阵列天线3 .螺旋天线4 .微带天线5 .智能天线【教学重点及难点】教学重点：对称阵子天线，阵列天线。教学难点：阵列天线方
9、向性理论。【基本要求】 了解线天线的常用类型； 分析对称阵子天线的特性，掌握对称阵子电参数计算方法； 掌握天线阵的方向图乘机定理。 熟悉其他常用线天线的工作原理及基本特性【培养能力】掌握采用HFSS平台设计线天线的基本步骤和方法。第9单元面天线【教学内容】1 .惠更斯元的辐射2 .平面口径的辐射3 .抛物面天线【教学重点及难点】教学重点：抛物面天线原理及分析方法。教学难点：惠更斯元方向函数。【基本要求】 熟悉口径场基本分析方法； 掌握掌握平面口径（矩形、圆形）的辐射场特性； 掌握抛物面天线的工作原理及分析方法。【培养能力】掌握采用HFSS平台设计面天线的基本步骤和方法。第10单元课程实验【教学
10、内容】1. HFSS环形定向耦合器设计2. HFSS矩形微带天线设计【教学重点及难点】教学重点：HFSS设计流程。教学难点：HFSS数据后处理及优化。【基本要求】掌握HFSS基本使用方法； 设计符合要求的定向耦合器；设计满足指标的矩形微带天线。【培养能力】掌握采用HFSS平台设计常用微波元件和常用天线的基本原理、步骤和方法。五、教学设备和设施多媒体教学设备和HFSS12. 0设计软件。六、课程考核与评估本课程根据两个重要环节进行考核：平时成绩(30%)、期末考核(70%)。平时成绩由 任课教师按课堂表现及作业评定，期末考核方式为按一般科学论文的写作规范要求完成1篇专 题论文，并进行课堂报告，任课教师根据写作水平、报告的内容、思路等方面给予评价。七、附录1 .必备教材微波技术与天线第三版，刘学观主编，西安电子科技大学出版社，2012年。HFSS应用详解,电磁仿真设计，李明洋编著，人民邮电出版社，2010年2 .参考资料(1)微波技术基础，廖承恩 主编，西安电子科技大学出版社，1994年。(2)天线原理，刘克成 主编，国防科技大学出版社，1989年。