《微波原理與天線》課程教學(xué)大綱

1、微波原理與天線課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：12140318課程英文名：Microwave Principle and Antennas電子信息教研室面向?qū)I(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程類型：專業(yè)選修課先修課程：高等數(shù)學(xué) 電路分析基礎(chǔ)數(shù)學(xué)物理方法 電磁場理論課程學(xué)分數(shù)：2.5課程學(xué)時數(shù)：48二、課程性質(zhì)與目的本課程是電子與信息工程類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。它結(jié)合微波的特點，主要講述電磁場邊值問題的解法、波型及等效電路。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進一步熟悉電磁場理論及其應(yīng)用；掌握常用的微波傳輸線及諧振腔的基本特性；掌握用電磁場理論（場理論）和等效電路理論（路理論）來分析微波問題的基本方法，以

2、加強學(xué)生分析與解決微波實際問題的能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課和進一步研究微波理論與技術(shù)打下堅實的基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)內(nèi)容與要求柱狀導(dǎo)波系統(tǒng)中的電磁波，傳輸線理論1、教學(xué)內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)柱狀導(dǎo)波系統(tǒng)中的電磁波第二節(jié)TEM波的一般特性第三節(jié)傳輸線上的電壓、電流波 第四節(jié) 傳輸線方程及其解無耗傳輸線上的三種工作狀態(tài)阻抗圓圖第七節(jié)傳輸線的阻抗匹配第八節(jié)傳輸線的損耗（2）要求掌握TEM波傳輸線的基本特性和傳輸線方程，了解無耗傳輸線上的電壓、電流和輸入阻抗，負載阻抗匹配，損耗等2、重點柱狀導(dǎo)波系統(tǒng)，TEM波傳輸線的基本特性，傳輸線方程，無耗傳輸線上的電壓、電流和輸入阻抗，圓圖，負載阻抗匹配，損耗3、

3、難點TEM波傳輸線的基本特性和傳輸線方程第二章規(guī)則波導(dǎo)理論1、教學(xué)內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容波沿規(guī)則波導(dǎo)傳輸?shù)囊话闾匦跃匦尾▽?dǎo)中電磁波的通解矩形波導(dǎo)中的基模模圓波導(dǎo)中的電磁波同軸線中的高次型波橢圓波導(dǎo)脊形波導(dǎo)波導(dǎo)的損耗波導(dǎo)中波型的正交性波導(dǎo)的激勵（2）要求了解截止現(xiàn)象和截止波長、波的速度和色散，TE、TM波的波阻抗、功率和能量。掌握TE波（H波）、TM波（E波）、矩形波導(dǎo)中波的傳輸。理解模的場結(jié)構(gòu)、模的壁電流分布、部分波的概念、傳輸功率及功率容量、模的等效阻抗。了解TE波（H波）、TM波（E波）、圓波導(dǎo)中三種常用的模式。理解脊形波導(dǎo)中模的截止波長。導(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗，波型的正交性。了解電激勵、磁激勵

4、、孔耦合，波導(dǎo)的激勵原則及激勵裝置。2、重點波的截止概念和截止波長，TE波、TM波的傳輸特性，模的場分布圖及壁電流分布，電磁波在圓波導(dǎo)中傳輸時的兩大類型波；三種模式的場分布特點及其相應(yīng)傳輸參量的計算。同軸線中可能出現(xiàn)的高次模式的場結(jié)構(gòu)，橫向諧振法，波導(dǎo)壁上的熱損耗。3、難點三種模式的場分布特點及其相應(yīng)傳輸參量的計算，橫向諧振法第三章微帶和表面波波導(dǎo)1、教學(xué)內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容帶狀線微帶線耦合帶狀線和耦合微帶線槽線、共面波和鰭線介質(zhì)板波導(dǎo)圓柱介質(zhì)波導(dǎo)與光纖（2）要求掌握用保角變換法求解幾種情況下的特性阻抗。掌握用許瓦茲變換法來求解微帶線的特性阻抗。了解耦合傳輸線特性的分析方法奇偶模參量法。了解耦

5、合帶狀線、耦合微帶線。了解槽線與共面波導(dǎo)、鰭線，了解對稱介質(zhì)板波導(dǎo)中表面波的特性。理解圓柱介質(zhì)波導(dǎo)與光纖中傳輸?shù)谋砻娌ǖ膱龇植技疤卣髦捣匠獭?、重點保角變換法，對稱介質(zhì)板波導(dǎo)中的TM波。3、難點圓柱介質(zhì)波導(dǎo)與光纖中傳輸?shù)谋砻娌ǖ膱龇植技疤卣髦捣匠蹋＝亲儞Q法求解幾種情況下的特性阻抗，許瓦茲變換法來求解微帶線的特性阻抗。第四章微波諧振器1、教學(xué)內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容諧振器的基本特性參量矩形諧振腔圓柱形諧振腔同軸型腔及微帶諧振器介質(zhì)諧振器諧振腔的激勵與耦合諧振腔的等效電路諧振腔的微擾（2）要求了解諧振頻率、品質(zhì)因素、等效電導(dǎo)的概念，了解諧振腔中的振蕩模式、諧振波長、模式。理解諧振模式及諧振波長、常用

6、的振蕩模式、模式圖。了解半波長同軸諧振腔、四分之一波長同軸諧振腔、電容負載同軸諧振腔、微帶線諧振器。掌握用介質(zhì)波導(dǎo)法分析圓柱形介質(zhì)諧振器，得到模式的本征值方程及諧振波長。了解電耦合、磁耦合、混合耦合、電子注耦合的概念。掌握孤立諧振腔的等效電路、耦合諧振腔的等效電路。了解介質(zhì)微擾、腔壁形狀微擾。2、重點求解諧振頻率的幾種方法、品質(zhì)因素及等效電導(dǎo)的計算。矩形諧振腔中的模式。圓柱諧振腔的三種常用模式。同軸諧振腔。幾種耦合方式的原則和裝置。諧振腔的等效電路及其在實用中的意義。3、難點矩形諧振腔中的模式、用介質(zhì)波導(dǎo)法分析圓柱形介質(zhì)諧振器，得到模式的本征值方程及諧振波長第五章微波網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)1、教學(xué)內(nèi)容與

7、要求（1）內(nèi)容均勻傳輸系統(tǒng)與雙線的等效微波網(wǎng)絡(luò)參量二端口網(wǎng)絡(luò)三端口網(wǎng)絡(luò)四端口網(wǎng)絡(luò)微波信號源通過網(wǎng)絡(luò)的變換信號流圖在微波網(wǎng)絡(luò)分析中的應(yīng)用（2）要求理解等效電壓與等效電流、歸一化等效電壓與歸一化等效電流的概念。了解微波網(wǎng)絡(luò)參量的定義及物理意義、網(wǎng)絡(luò)參量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)參量的性質(zhì)。了解二端口網(wǎng)絡(luò)的Z、Y、s參量、二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參量、二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參量、級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、單元電路的網(wǎng)絡(luò)參量、二端口網(wǎng)絡(luò)的外特性參量。理解三端口網(wǎng)絡(luò)的一般特性，了解矩形波導(dǎo)中的互易無耗T形接頭。了解定向耦合器、雙T接頭與魔T。了解等效電壓源、等效波源。掌握信號流圖的建立、信號流圖的簡化原則、求解信號流圖的不接觸環(huán)法則。2、

8、重點等效的基本原則。散射參量的定義、物理意義、性質(zhì)及與其它參量之間的關(guān)系。二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)及轉(zhuǎn)移參量的定義與應(yīng)用。三端口網(wǎng)絡(luò)的基本特性。等效的基本原理。3、難點二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)及轉(zhuǎn)移參量的定義與應(yīng)用。等效的基本原理第六章微波鐵氧體器件1、教學(xué)內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容微波鐵氧體的電磁特性均勻平面波在旋磁鐵氧體中的傳播特性隔離器鐵氧體移相器環(huán)形器（2）要求了解微波鐵氧體材料的旋磁特性。了解縱向磁化、橫向磁化的概念。了解幾種隔離器。了解縱場式移相器、橫場式移相器。了解環(huán)形器的工作原理及其應(yīng)用。2、重點微波鐵氧體材料的旋磁特性的基本原理。幾種隔離器工作的基本原理。移相器工作的基本原理。3、難點微波鐵氧體材

9、料的旋磁特性的基本原理第七章天線基本理論1、教學(xué)內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容基本振子的輻射天線的基本電參數(shù)接收天線理論。（2）要求了解基本振子的輻射，了解天線的基本電參數(shù)，理解接收天線理論。2、重點天線的基本電參數(shù)3、難點接收天線理論第八章微波與天線應(yīng)用1、教學(xué)內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容各類天線雷達系統(tǒng)微波通信系統(tǒng)微波遙感系統(tǒng)微波的生物應(yīng)用（2）要求了解各類天線的作用。了解雷達系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。了解微波通信系統(tǒng)與微波遙感系統(tǒng)。了解微波的生物應(yīng)用。2、重點各類天線的作用3、難點微波通信系統(tǒng)與微波遙感系統(tǒng)四、課程內(nèi)容與學(xué)時分配內(nèi)容學(xué) 時第一章 柱狀導(dǎo)波系統(tǒng)中的電磁波，傳輸線理論8第二章 規(guī)則波導(dǎo)理論12第三章 微帶和表面波波導(dǎo)4第四章 微波諧振器6第五章 微波網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)6第六章 微波鐵氧體器件2第七章 天線基本理論4第八章 微波與天線應(yīng)用6五、教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)要求理論授課、課堂演示、多媒體演示等。六、考核辦法閉卷理論筆試。最終成績由兩部分組成：考試成績、平時成績。其中：考試成績占70%，平時成績占30%，平時成績依據(jù)完成作業(yè)與課堂聽課、發(fā)言等綜合表現(xiàn)計分。七、教材與參考書教材：微波原理吳正嫻武漢大學(xué)出版社 1996參考書：1、微波原理 鮑家善高等教育出版