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期末不挂科
微波技术与天线
第12次开课
开课时间: 2025年02月03日 ~ 2025年07月06日
学时安排: 2~4
进行至第9周,共22周 已有 700 人参加
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课程评价(318)
spContent=随着信息时代的到来,做为信息主要载体的高频电磁波—微波,在卫星通信、计算机通信、移动通信等新兴学科领域得到了广泛应用,甚止在人们的日常生活中也扮演着重要角色。“微波技术与天线”课程引领你进入微波的世界,认识微波信号传输、发射、传播、接收的理论与方法,成为一个微波电路的设计者。
随着信息时代的到来,做为信息主要载体的高频电磁波—微波,在卫星通信、计算机通信、移动通信等新兴学科领域得到了广泛应用,甚止在人们的日常生活中也扮演着重要角色。“微波技术与天线”课程引领你进入微波的世界,认识微波信号传输、发射、传播、接收的理论与方法,成为一个微波电路的设计者。
—— 课程团队
课程概述

 “微波技术与天线”课程是为了面向未来,宽口径培养人才,适应传统的专业理论课程大幅度压缩课时,而新技术、新知识类课程又不断涌现的情况而设置的。随着信息时代的到来,做为信息主要载体的高频电磁波——微波,不仅在卫星通信、计算机通信、移动通信等新兴学科领域得到了广泛地应用,而且深入到了各行各业,甚止在人们的日常生活中也扮演着重要的角色。因此对于电子信息与通信工程专业的学生来说,微波技术与天线的课程在目前以及在今后都是不可或缺的。该课程就是在有限的时间内,让学生系统地学习微波电路的基本知识,以适应培养从事通信与电子信息工程系统研究专业人才知识结构的需要,为今后从事这方面工作提供一个“接口”。

   

一、课程的性质

 “微波技术与天线” 是通信与电子信息专业本科生的专业基础课及专业重要选修课。 课程团队的老师们紧跟电子信息技术、通讯技术、计算机技术等领域的最新发展,不断地在教材修订、教学内容、方法和手段等方面锐意改革,MOOC模式的教学,为学习对象提供了丰富的共享资源和学习的灵活性,使该课程的教学具有独具特色的教学模式。

二、课程的目标与任务

本课程的目标和任务是,使学生通过该课程的学习,掌握微波电路的“场”与 “路”的分析方法与基本理论,对微波无源电路(从传输线到各种微波无源元件的构成与机理)、微波系统的组成、天线辐射接收电磁波的工作原理和设计思想有一个系统充分的认识,使知识构成合理完善,并为后续的微波电子线路、电磁兼容原理与技术、雷达原理等课程的学习及今后从事微波通信系统的工程设计、天线理论研究与工程设计工作打下良好的基础。帮助学生了解微波技术与天线设计应用软件(Microwave office,HFSS),培养学生学习新知识、掌握新方法、新技能、解决复杂工程问题的能力。

三、本课程与其他课程的联系和分工

本课程的先修课程是:高等数学、普通物理、电路分析、工程数学、电磁场与电磁波等。后续课程有微波电子线路、电磁兼容原理与技术、电磁场数值分析、雷达原理、通信原理等课程。

四、教材及参考书

为了适应教学改革的需要和科学技术的发展,我们针对该课程,编写了《微波技术与天线》课程的教材,2003由电子工业出版社出版,2006年修订出版第2版,第2版入选“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”;2011年修订出版第3版和配套的学习指导书,第3版教材和学习指导书成套入选“普通高等教育‘十二五’国家级规划教材”,2013年入选工信部“十二五”规划教材,2015年获得陕西省普通高等学校优秀教材二等奖;2016年又继续修订出版第4版,2021年6月又针对慕课平台资源对教材进行了修订,出版了第4版的修订版。

授课目标

本课程的目标和任务是,使学生通过该课程的学习,掌握微波电路的“场”与 “路”的分析方法与基本理论,对微波无源电路(从传输线到各种微波无源元件的构成与机理)、微波系统的组成、天线辐射接收电磁波的工作原理和设计思想有一个系统充分的认识,使知识构成合理完善,并为后续的微波电子线路、电磁兼容原理与技术、雷达原理等课程的学习及今后从事微波通信系统的工程设计、天线理论研究与工程设计打下良好的基础。

课程大纲

第一周 第一章 传输线理论与微波传输线(第1讲,第2讲)

1.1 微波波段的划分及特点

1.2长线理论的基本概念

1.3传输线方程

1.4 均匀传输线方程的通解与定解

1.5传输线的特性参数(1)——特性阻抗与传播常数

第二周 第一章 传输线理论与微波传输线(第3讲)

1.6传输线的特性参数(2)——相速与相波长

1.7 传输线的工作状态参数(1)——输入阻抗

1.8 传输线的工作状态参数(2)——反射系数

1.9 传输线的工作状态参数(3)——驻波系数 ρ 和行波系数 K

第一章第1次测验

第二周 第一章 传输线理论与微波传输线(第4讲)

1.10 均匀无耗长线的工作状态 1. 行波工作状态

1.11 均匀无耗长线的工作状态 2、驻波工作状态—终端短路时

1.12 均匀无耗长线的工作状态2、驻波工作状态 —终端开路和接纯电抗负载时

1.13均匀无耗长线的工作状态3、行驻波工作状态1

第三周 第一章 传输线理论与微波传输线(第5讲,第6讲)

1.14均匀无耗长线的工作状态3、行驻波工作状态2

1.15均匀无耗长线的工作状态3、行驻波工作状态3—传输功率

1.16 例题讲解(1)

1.17 例题讲解(2)

1.18 圆 图—1. 圆图的构成原理

1.19圆 图— 3.阻抗圆图—史密斯圆图(1)

1.20 圆 图— 3.阻抗圆图—史密斯圆图(2)

1.21 圆 图— 6. 阻抗圆图的导纳运算

第四周 第一章 传输线理论与微波传输线(第7讲)

1.22 圆 图— 7. 圆图应用举例

1.23 长线的阻抗匹配(1)

1.24 长线的阻抗匹配(2)

1.25 长线的阻抗匹配(3)例题讲解

第一章第2次测验

第五周 第一章 传输线理论与微波传输线(第8讲,第9讲)

1.26 导波系统一般分析

1.27 导行波特性

1.28 分离变量法求解纵向分量

1.29 边界条件求解

1.30 矩形波导主模TE10模

1.31 矩形波导TE10模表面电流分布

1.32 矩形波导功率衰减和尺寸选择

1.33 矩形波导例题

第六周 第一章 传输线理论与微波传输线(第10讲,第11讲)

1.34 圆波导场方程

1.35 圆波导特性与三种常见的波型

1.36 带状线

1.37 微带线

1.38 耦合带状线与耦合微带线

1.39 耦合带状线与耦合微带线

第一章第3次测验

第七周 第二章 微波网络(第12讲,第13讲)

2.1(1)微波网络的基本概念

2.1(2)传输线等效为双线

2.2 Z参数与Y参数

2.3 转移参数

第八周 第二章 微波网络(第14讲,第15讲)

2.4(1) 散射参数定义

2.4(2) 散射参数的定义与物理意义

2.5 (1)散射参数的性质

2.5(2) S 矩阵与归一化阻抗矩阵、导纳矩阵关系

2.6 双端口网络S参数的讨论

2.7 双端口网络S参数的讨论(2)

2.8 散射参数—例题讲解

第九周 第二章 微波网络(第16讲)

2.9 双端口网络的功率增益

2.10 双端口网络的工作特性参数

2.11 回波损耗和反射损耗

第二章 微波网络测验

第十周 第三章微波元件( 第17讲,第18讲)

3.1 波导中的膜片与销钉

3.2 并联双枝节或双螺钉调配器的工作原理

3.3 单节阻抗变换器

3.4 多节阻抗变换器的原理

3.5 设计微波元件的基本原则

3.6 功分器原理与设计

3.7 定向耦合器的技术指标与四端口网络的性质

3.8 定向耦合器的网络分析与平行耦合线定向耦合器

第十一周 第三章微波元件( 第19讲,第20讲)

3.9 平行耦合线定向耦合器的组合、分支定向耦合器与混合环的结构分析

3.10 波导双T

3.11 例题讲解

3.12 微波谐振器的一般概念与特性参数

3.13 传输线型谐振器的等效电路分析

3.14 几种实用的微波谐振器简介

3.15 微波滤波器与微波铁氧体元件简介

第三章 微波元件测验

第十二周 第四章天线基本理论(第21讲,第22讲)

4.1 天线基本概念

4.2电基本振子的辐射场

4.3电基本振子的远区场的方向性

4.4 磁基本振子的辐射场

4.5磁基本振子的辐射功率与辐射电阻

4.6 对称振子的辐射场

4.7 对称振子的方向性

4.8 对称振子的辐射功率和辐射电阻

第十三周 第四章天线基本理论(第23讲,第24讲)

4.9 方向性系数

4.10 天线效率与增益

4.11 天线的有效长度与等效阻抗

4.12 天线阵的方向性均匀直线阵

4.13 常见均匀直线阵

4.14 二元天线阵

4.15 理想地面对天线方向性的影响

第四章 天线基本理论测验

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预备知识

高等数学,电路分析、工程数学(场论与复变函数)、电磁场与电磁波等。

参考资料

() 教材

 

李延平、王新稳、李萍、陈曦、王楠、侯建强、朱永忠等编著,《微波技术与天线》(第4版)(修订版),北京:电子工业出版社,2021.06 , (普通高等教育国家“十一五”、“十二五”规划教材,工信部“十二五”规划教材)

王新稳、李延平、李萍、陈曦、王楠、侯建强、朱永忠等编著,《微波技术与天线》( 第3版,第4版),北京:电子工业出版社, 2011.02, 2016.02 , (普通高等教育国家 “十一五”、 “十二五”规划教材,工信部 “十二五” 规划教材)

 

() 参考资料

 

[1] 王新稳、李延平、李萍,《微波技术与天线学习辅导与习题详解》,北京:电子工业出版社, 2011.01   (普通高等教育国家“十二五”规划教材)

[2] R.E.Collin ,吕继尧译, . 《微波工程基础》, 北京:人民邮电出版社,1981.5

Foundations for Microwave Engineering  R.E.Collin

[3] John D.Kraus,Ronald J.Marhefka, 章文勋译,《天线》(第三版),北京:电子工业出版,2004.04

[4] Reinhold LudwigPavel Bretchko,RF Circuit Design:Theory and Applications,北京:科学出版社,2003.01

[5] Reinhold LudwigPavel Bretchko,王子宇,张肇仪,徐承和等译,《射频电路设计——理论与应用》,北京:电子工业出版,2002.05

[6] 廖承恩,《微波技术基础》,西安:西安电子科技大学出版社,1994.12 

[7] 梁昌洪,谢拥军,官伯然,《简明微波》,北京:高等教育出版社,2006.07

西安电子科技大学
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