《電磁場理論與微波技術》教學大綱（本科）

《電磁場理論與微波技術》教學大綱注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業(yè)課；課程性質是指必修/限選/任選。課程英文名ElectromagneticFieldTheory&MicrowaveTechnology課程代碼03M0039學分3.5總學時56理論學時44實驗/實踐學時12課程類別學科基礎課課程性質限選先修課程高等數(shù)學、電路分析基礎B、大學物理適用專業(yè)通信工程開課學院信息工程學院執(zhí)筆人審定人專業(yè)評價小組制定時間2020年11月一、課程地位與課程目標(-)課程地位本課程是通信工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎必修課程。它主要闡明宏觀電磁場的基本規(guī)律、電磁傳輸理論、波導理論、微波網(wǎng)絡和微波器件等，為后續(xù)課程提供必要的技術基礎理論。其任務是：使學生掌握電磁場的基本結構，掌握電磁波傳輸?shù)奶攸c，矩形波導理論，微波系統(tǒng)網(wǎng)絡和微波器件的結構等，建立概念間的聯(lián)系，對電磁場和微波有比較完整的理解。為后續(xù)課程的學習打下基礎。通過該課程專業(yè)知識的學習可以培養(yǎng)學生解決電磁場和微波工程問題的能力，并通過外文文獻查閱和研究分析專業(yè)相關的微波工程問題并獲得有效結論。通過該課程的學習使得學生能夠從事電磁、微波等相關工作、了解電子信息技術領域相關行業(yè)的國際狀況和最新動態(tài)。為后續(xù)的畢業(yè)設計和從事射頻方面的工作奠定基礎。(二)課程目標該課程應達到的預期學習結果(ILO,IntendedLearningOutcomes)如下所示：1、IL0-1.矢量及其代數(shù)運算：區(qū)別矢量場與標量場；掌握矢量場的代數(shù)運算；理解矢量場的通量與散度、環(huán)流和旋度；理解標量場的梯度和方向導數(shù)；了解亥姆霍茲定理及3個常用坐標系。2、IL0-2.電磁場理論分析：了解電磁場和電磁波兩方面的基本概念和基本理論；掌握麥克斯韋方程和邊界條件，理解電磁場的波動方程、坡印廷定理和唯一性定理，動態(tài)矢量位和標量位。3、IL0-3.平面波的傳播:分析均勻平面波的傳播特性；掌握電磁波的基本電參數(shù)及極化特性；明晰理想介質中的SUPW,SUPW的反射和折射的概念。4、IL0-4.傳輸線理論：了解長線的概念，傳輸線方程及其解。掌握傳輸線輸入阻抗、反射系數(shù)和駐波比，均勻無耗傳輸線的工作狀態(tài)以及傳輸線的阻抗匹配，有耗傳輸線，微帶線等。5、IL0.5.微波傳輸線分析：理解矩形波導的一般分析，掌握矩形波導一TE10模，了解圓波導，空腔諧振器，理解微帶線。重點講解矩形波導對信號傳輸?shù)挠绊懀瑸楹罄m(xù)微波器件的分析打下基礎。6、IL0.6.微波網(wǎng)絡基礎分析：理解導波系統(tǒng)的等效傳輸線和微波元件的等效網(wǎng)絡；區(qū)分二端口微波網(wǎng)絡的網(wǎng)絡參量及多端口微波網(wǎng)絡的散射矩陣；掌握微波網(wǎng)絡的工作特性參量。7、IL0-7.常用微波元件介紹：介紹常用的微波元件。8、IL0-8.課程相關實驗：根據(jù)實驗指導書完成實驗，對理論和仿真實驗結果展開對比討論，理解理論指導實踐的含義，分工合作，提高凝聚力和合作力。二、課程目標達成的途徑與方法主要以課堂教學為主，結合期末測試、課堂測試、課后作業(yè)和實驗等途徑和方法來達成。具體每個課程目標的達成途徑與方法見下表所示。課程目標達成途徑ILO-1?IL0-7課堂教學、課后作業(yè)、課堂測試和期末測試IL0-8實驗指導、驗收、實驗報告三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求指標點1-4畢業(yè)要求指標點2-2IL0-1M(0.15)IL0-2L(0.05)IL0-3M(0.15)IL0-4M(0.15)IL0-5H(0.20)IL0-6L(0.05)IL0-7L(0.05)IL0-8H(0.20)注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低，保證具體對應的數(shù)值，根據(jù)各自課程來定），括號里的數(shù)字代表權重，權重之和為1。四、課程主要內容與基本要求1、電磁場理論介紹正交坐標系和矢量分析的基本方法、基本定理；分析靜電場、恒定電場的基本方程及其性質，討論靜態(tài)電場的邊界條件，介紹電位、電偶極子、靜電場中的導體及電容、電場能量及電場力等；分析恒定磁場的基本方程及其性質，討論恒定磁場的邊界條件，介紹矢量磁位、電感、磁場能量及磁場力等；介紹靜態(tài)場的邊值問題；以麥克斯韋方程組為核心研究時變電磁場的性質，并分析其邊界條件，介紹坡印亭矢量、交變場的位等。這部分是本課程的基礎部分，重點掌握麥克斯韋方程組、坡印廷定理等。通過這部分的學習，能使學生的掌握有關電磁場信息獲取和處理的基本原理2、均勻平面波及在分界面的反射與折射理論介紹平面電磁波在無界媒質中的傳播，包括平面波的性質、電磁波的極化、平面波在良介質及良導體中的傳播特性等；研究電磁波在理想導體表面、理想介質分界面及導電媒質分界面的反射和折射，分析入射空間及透射空間場的性質。這部分是本課程前面電磁波在傳輸線中的傳播特性，為后續(xù)章節(jié)的導行電磁波的性能分析鋪墊傳輸方式的知識。3、導行電磁波介紹導行電磁波的種類、雙導體傳輸線的性質，分析波導管中電磁場的分布規(guī)律、電磁波的傳播特性，介紹導波傳輸系統(tǒng)、諧振腔的基本應用及基片集成波導的概念。理解矩形波導的一般分析，掌握矩形波導——TE10模，了解圓波導，空腔諧振器，理解微帶線。這部分是建立在第2部分傳輸線的基礎上，重點講解矩形波導對信號傳輸?shù)挠绊憽?、無源微波器件了解微波網(wǎng)絡基礎，匹配元件和連接元件，分路元件，定向耦合器，三分貝電橋，微波衰減器和濾波器，微波鐵氧體器件。通過這部分的內容學習，能使學生對微波網(wǎng)絡參數(shù)和微波射頻器件有基本了解。五、課程學時安排

章節(jié)號教學內容學時數(shù)學生任務對應課程目標第1章矢量分析21,完成矢量計算方面的作業(yè)IL0-1第2章靜態(tài)電磁場6.完成求解電流密度、電場強度方面的作業(yè)；,課前預習大學物理中有關電磁場方面的基本知識IL0-2第3章時變電磁場41.完成時變電磁場相關的計算作業(yè)IL0-2第4章平面電磁波6L完成電磁波有關電場、磁場以及相關特性參數(shù)計算方面的作業(yè)2.課前預習不同介質的特點；電磁波的基本描述參數(shù)；IL0-3第5章傳輸線理論12L完成長線、阻抗匹配、傳輸線基本特性參數(shù)的作業(yè).課前了解微波基礎知識，查閱資料了解微波的相關應用.完成實驗內容ILO-4、IL0-8第6章微波傳輸線121.完成相速度、群速度以及矩形波導計算方面的作業(yè)2,完成實驗內容IL0-5>IL0-8第7章微波網(wǎng)絡基礎81.完成等效雙線、微波網(wǎng)絡特性參量等計算方面的作業(yè)2.完成實驗內容ILO-6、IL0-8第8章常用微波元件61,完成相關作業(yè)，了解在實際系統(tǒng)中的應用IL0-7六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求注：1.實驗性質指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質實驗類別1矢量網(wǎng)絡分析儀的校準4了解和掌握矢量網(wǎng)絡分析儀校準使用方法矢量網(wǎng)絡分析儀校準綜合性必做2低通濾波器的測量4掌握低通濾波器的S11及S21測量，了解LC型低通濾波器電路的特性低通濾波器的測量綜合性必做3帶通濾波器的測量4掌握帶通濾波器的S11及S21測量，了解LC型帶通濾波器電路的特性帶通濾波器的測量綜合性必做4兀型阻抗匹配器的測量4熟悉兀型阻抗轉換器的S11及S21測量，了解兀型阻抗匹配電路的特性兀型阻抗匹配器的測量驗證性選做5T型阻抗匹配器的測量4熟悉T型阻抗轉換器的S11及S21測量以了解T型阻抗匹配電路的特性T型阻抗匹配器的測量驗證性選做七、考核方式及成績評定考核內容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例考核與ILO對應關系過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時作業(yè)等點名記錄作業(yè)批改成績20%ILO-1?ILO-7實驗考核操作及實驗報告點名記錄報告批改成績10%1LO-8期末考核閉卷卷面成績70%ILO-1?ILO-7考核類別考查成績登記方式百分制八、課程目標達成度評價方法

課程目標權重成績評定ILO-1過程考核0.3相應課堂測試平均分A10期末測試0.7相應期末考試平均分BioILO-1達成度=O.3*Aio+O.7*BioILO-2這程考核0.3相應課堂測試平均分A2o期末測試0.7相應期末考試平均分B20ILO-2達成度=O.3*A2o+O.7*B2oILO-3過程考核0.3相應課堂測試平均分A3o期末測試0.7相應期末考試平均分B3oILO-3達成度=O.3*A3o+O.7*B3oILO-4過程考核0.3相應課堂測試平均分A40期末測試0.7相應期末考試平均分B40ILO-4達成度=O.3*A4o+O.7*B4oILO-5過程考核0.3相應課堂測試平均分A50期末測試0.7相應期末考試平均分B50ILO-5達成度=O.3*A5o+O.7*B5oILO-6過程考核0.3相應課堂測試平均分A60期末測試0.7相應期末考試平均分B60ILO-6達成度=O.3*A6o+O.7*B6oILO-7過程考核0.3相應課堂測試平均分A70期末測試0.7相應期末考試平均分B70ILO-7達成度=O.3*