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课程评价
spContent=随着电子产品准入制度变革,电磁兼容重要性在全球的提升有目共睹,对电磁兼容人才需求越来越高。本课程是轨道交通信号与控制专业和自动化专业的专业主干课,具有理论与工程技术紧密结合的特点,通过本课程的教学,旨在培养能够将理论与工程实践相结合,具备分析解决电磁兼容性问题能力的专门研究人才。
—— 课程团队
课程概述

本课程主要介绍电磁场理论和电磁兼容技术,具体内容包括矢量分析、时变电磁场、电磁场定理、平面电磁波、天线基础、传输线理论、电磁兼容基本概念、电磁干扰的传输与耦合、电磁干扰的抑制措施和电磁兼容测量技术。通过本课程的理论学习和实验,使学生掌握电磁场、电磁波、天线、传输线和电磁兼容的基本知识,学会应用场的概念去分析和解决问题,应用所学的理论知识去分析解决工程实践中遇到的电磁干扰问题。培养学生对所学理论知识的应用能力和解决实际问题的能力,增强学生的实践动手和自主创新能力。

授课目标

1. 通过本课程学习,掌握电磁场的核心理论、电磁波的传播特性、天线和传输线的基本知识、电磁兼容的基本概念,能够运用基础理论知识研究分析复杂系统的电磁兼容性能,具备对元件、电路和复杂系统抽象建模和计算分析的能力。

2. 掌握电磁兼容的三要素、电磁骚扰的传输耦合特性以及重要的抗干扰技术,了解电磁兼容的测量原理,掌握电子电气系统电磁干扰问题的分析方法和解决思路,具备实验数据分析能力,培养通过实践持续获取知识的能力。

3. 通过研究性教学环节,加深学生对所学理论知识的理解,培养学生在解决复杂工程问题中对理论知识的运用能力,培养学生独立思考、正确理解和评价对所解决的复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响的能力。

课程大纲
预备知识

先修课程:高等数学,大学物理,电路分析基础

参考资料

建议教材:

[1] 闻映红等,电磁场与电磁兼容(普通高等教育电子通信类特色专业系列规划教材),第二版,ISBN 978-7-03-058627-8,科学出版社,2019

[2] C.R.Paul(著),闻映红(译),电磁兼容导论:原书第二版(电磁兼容领域经典教材),ISBN 978-7-03-058604-9,北京:科学出版社,2021

教学参考书:

[1] 谢处方等,电磁场与电磁波,第五版,北京:高等教育出版社,2019

[2] 闻映红,天线与电波传播理论(修订本)(北京高等教育精品教材,高等学校电子信息类系列教材),北京:清华大学出版社/北京交通大学出版社联合出版,2007.

常见问题

Q1: 电磁场与电磁兼容》MOOC课程学习成绩由哪几部分组成?

A1:本《电磁场与电磁兼容》MOOC课程学习成绩组成为:

单元测验30+阶段测验35+期末考试35分。

随堂测验不计成绩,讨论题根据参与活跃度,可得到1-3分额外加分。

 

Q2.北京交通大学《电磁场与电磁兼容》课程教学、考核过程与本MOOC平台的教学、考核过程一样吗?

A2:课程教学一样,但考核过程不完全一样。北京交通大学在校生《电磁场与电磁兼容》课程的学习成绩由阶段检测、作业成绩、实验成绩、研究性教学和期末考试5部分组成,本MOOC平台的教学考核内容主要是理论教学,但视频中展示的演示实验和在校生都是一样的。

 

Q3.《电磁场与电磁兼容》长久以来被认为最难的课程之一,如何才能有效学习?

A3:要掌握基本概念及其物理意义,要做到融会贯通,举一反三。看视频听课,要抓主线,抓重点、抓难点,掌握分析思路、掌握分析方法。学习时,需要结合工程案例,从电磁骚扰源、耦合途径及敏感设备三个维度,形象的理解电磁兼容内涵,通过建立理论与工程应用间的联系,牢固掌握、清晰理解、熟练运用所学内容。

 

Q4: 本课程的教学视频和电子教案文档每周什么时间更新?

A4教学视频和电子教案文档在每周周一的上午10点更新。教学日历如下表。


教学日历

授课时间

授课序号

知识点

1

第一讲

1.1 矢量的概念

1.2 矢量的运算-矢量的加法

1.3 矢量的运算-矢量的乘法

1.4 矢量的运算-矢量的积分运算

1.5 矢量的运算-矢量积分物理意义

1.6 矢量的运算-矢量的散度和旋度运算

1.7 亥姆霍兹定理

1.8 标量场的梯度

1.9 正交坐标系

1.10微分元 

2

第二讲

2.1 基本概念

2.2麦克斯韦方程组(上)

2.3麦克斯韦方程组(下)

2.4 麦克斯韦方程组的微分形式

2.5 麦克斯韦方程组的求解

2.6 静电场的基本变量及库仑定律

2.7 静电场的基本方程(上)

2.8 静电场的基本特性(下)

2.9 毕奥-萨伐尔定律及恒定磁场的基本特性

2.10 恒定磁场及基本变量特性

3

第三讲

2.11 电场的高斯定理

2.12 高斯定理例题

2.13 磁场的高斯定理

2.14 安培环路定律

2.15 修正的安培环路定律

2.16 位移电流

2.17 法拉第电磁感应定律的积分形式

2.18 法拉第电磁感应定律的微分形式

2.19 不同媒质分界面上的边界条件

2.20 理想介质表面及理想导体表面的边界条件

2.21 电磁场能量

2.22 平均玻印廷矢量

4

第四讲

3.1 波动方程

3.2 时谐场的波动方程

3.3 波动方程的解

3.4 波动方程解的物理意义

3.5 正弦均匀平面波

3.6 正弦均匀平面波的参数

3.7 均匀平面波的传播特性 (上)

3.8 均匀平面波的传播特性 (下)

3.9 均匀平面波习题课

5

第五讲

3.10 波的极化

3.11 有耗媒质

3.12 导电媒质中的平面波 (上)

3.13 导电媒质中的平面波 (下)

3.14非理想介质中的平面波

3.15电磁波在不同媒质分界面上的传播(上)

3.16电磁波在不同媒质分界面上的传播(下)

3.17 电磁波在理想导体表面的垂直入射

实验一 无线接入点电波传播特性研究

6

第六讲

4.1 天线的作用与分类

4.2 线天线

4.3 电偶极子

4.4 电偶极子的辐射

4.5 电偶极子的近场区与辐射场

4.6 天线的辐射功率

4.7 天线的辐射电阻

4.8 天线的方向性函数

4.9 天线的方向性图

4.10 天线的方向性系数

4.11 天线的方向性增益

4.12 天线的效率

4.13 天线的有效长度

4.14 接收天线的最大有效孔径

7

第七讲

4.15 接收天线感应电流的求解

4.16 接收天线的接收功率和最大有效孔径

4.17 天线的校正系数

4.18 对称振子天线

4.19 偶极子天线的辐射场

4.20 镜像原理

4.21 理想导电平面对水平架设的对称振子的影响

4.22 理想导电平面对垂直架设的对称振子的影响

4.23 非理想导电平面对对称振子的影响

实验二 天线特性测量

8

第八讲

5.1 传输线的定义

5.2 传输线的分布参数

5.3 传输线方程

5.4 传输线方程的解

5.5 传输线的特性阻抗与传播系数

5.6 传输线的输入阻抗

5.7传输线的反射系数和驻波比

5.8 传输线的行波状态与驻波状态

5.9 传输线的混合波状态

实验三 同轴电缆的时域反射特性测量

9

第九讲

6.1电磁兼容的基本概念

6.2 电磁兼容的三要素

6.3 电磁干扰的危害及电磁兼容常用单位分贝

研讨一:电磁兼容专用测量场地和测量系统介绍

10

第十讲

7.1 耦合途径

7.2 差模骚扰和共模骚扰

7.3 公共阻抗耦合

7.4 近场耦合

7.5 辐射耦合

研讨二:动车组车载设备通信超时问题分析

11

第十一讲

8.1 接地的定义

8.2 接地方式

8.3 地线带来的干扰问题

8.4 导线的阻抗

8.5 屏蔽的概念

8.6 屏蔽的原理

8.7 电磁屏蔽的原理

8.8 吸收损耗与反射损耗

8.9 低频电磁场的屏蔽

8.10 滤波技术

实验四 电源滤波器插入损耗仿真

研讨三:动车组车载传感器电磁干扰问题分析

12


复习

期末考试