《电磁场理论与微波技术》教学大纲（本科）

《电磁场理论与微波技术》教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。课程英文名ElectromagneticFieldTheory&MicrowaveTechnology课程代码03M0039学分3.5总学时56理论学时44实验/实践学时12课程类别学科基础课课程性质限选先修课程高等数学、电路分析基础B、大学物理适用专业通信工程开课学院信息工程学院执笔人审定人专业评价小组制定时间2020年11月一、课程地位与课程目标(-)课程地位本课程是通信工程专业的一门重要的专业基础必修课程。它主要阐明宏观电磁场的基本规律、电磁传输理论、波导理论、微波网络和微波器件等，为后续课程提供必要的技术基础理论。其任务是：使学生掌握电磁场的基本结构，掌握电磁波传输的特点，矩形波导理论，微波系统网络和微波器件的结构等，建立概念间的联系，对电磁场和微波有比较完整的理解。为后续课程的学习打下基础。通过该课程专业知识的学习可以培养学生解决电磁场和微波工程问题的能力，并通过外文文献查阅和研究分析专业相关的微波工程问题并获得有效结论。通过该课程的学习使得学生能够从事电磁、微波等相关工作、了解电子信息技术领域相关行业的国际状况和最新动态。为后续的毕业设计和从事射频方面的工作奠定基础。(二)课程目标该课程应达到的预期学习结果(ILO,IntendedLearningOutcomes)如下所示：1、IL0-1.矢量及其代数运算：区别矢量场与标量场；掌握矢量场的代数运算；理解矢量场的通量与散度、环流和旋度；理解标量场的梯度和方向导数；了解亥姆霍兹定理及3个常用坐标系。2、IL0-2.电磁场理论分析：了解电磁场和电磁波两方面的基本概念和基本理论；掌握麦克斯韦方程和边界条件，理解电磁场的波动方程、坡印廷定理和唯一性定理，动态矢量位和标量位。3、IL0-3.平面波的传播:分析均匀平面波的传播特性；掌握电磁波的基本电参数及极化特性；明晰理想介质中的SUPW,SUPW的反射和折射的概念。4、IL0-4.传输线理论：了解长线的概念，传输线方程及其解。掌握传输线输入阻抗、反射系数和驻波比，均匀无耗传输线的工作状态以及传输线的阻抗匹配，有耗传输线，微带线等。5、IL0.5.微波传输线分析：理解矩形波导的一般分析，掌握矩形波导一TE10模，了解圆波导，空腔谐振器，理解微带线。重点讲解矩形波导对信号传输的影响，为后续微波器件的分析打下基础。6、IL0.6.微波网络基础分析：理解导波系统的等效传输线和微波元件的等效网络；区分二端口微波网络的网络参量及多端口微波网络的散射矩阵；掌握微波网络的工作特性参量。7、IL0-7.常用微波元件介绍：介绍常用的微波元件。8、IL0-8.课程相关实验：根据实验指导书完成实验，对理论和仿真实验结果展开对比讨论，理解理论指导实践的含义，分工合作，提高凝聚力和合作力。二、课程目标达成的途径与方法主要以课堂教学为主，结合期末测试、课堂测试、课后作业和实验等途径和方法来达成。具体每个课程目标的达成途径与方法见下表所示。课程目标达成途径ILO-1〜IL0-7课堂教学、课后作业、课堂测试和期末测试IL0-8实验指导、验收、实验报告三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求指标点1-4毕业要求指标点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.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低，保证具体对应的数值，根据各自课程来定），括号里的数字代表权重，权重之和为1。四、课程主要内容与基本要求1、电磁场理论介绍正交坐标系和矢量分析的基本方法、基本定理；分析静电场、恒定电场的基本方程及其性质，讨论静态电场的边界条件，介绍电位、电偶极子、静电场中的导体及电容、电场能量及电场力等；分析恒定磁场的基本方程及其性质，讨论恒定磁场的边界条件，介绍矢量磁位、电感、磁场能量及磁场力等；介绍静态场的边值问题；以麦克斯韦方程组为核心研究时变电磁场的性质，并分析其边界条件，介绍坡印亭矢量、交变场的位等。这部分是本课程的基础部分，重点掌握麦克斯韦方程组、坡印廷定理等。通过这部分的学习，能使学生的掌握有关电磁场信息获取和处理的基本原理2、均匀平面波及在分界面的反射与折射理论介绍平面电磁波在无界媒质中的传播，包括平面波的性质、电磁波的极化、平面波在良介质及良导体中的传播特性等；研究电磁波在理想导体表面、理想介质分界面及导电媒质分界面的反射和折射，分析入射空间及透射空间场的性质。这部分是本课程前面电磁波在传输线中的传播特性，为后续章节的导行电磁波的性能分析铺垫传输方式的知识。3、导行电磁波介绍导行电磁波的种类、双导体传输线的性质，分析波导管中电磁场的分布规律、电磁波的传播特性，介绍导波传输系统、谐振腔的基本应用及基片集成波导的概念。理解矩形波导的一般分析，掌握矩形波导——TE10模，了解圆波导，空腔谐振器，理解微带线。这部分是建立在第2部分传输线的基础上，重点讲解矩形波导对信号传输的影响。4、无源微波器件了解微波网络基础，匹配元件和连接元件，分路元件，定向耦合器，三分贝电桥，微波衰减器和滤波器，微波铁氧体器件。通过这部分的内容学习，能使学生对微波网络参数和微波射频器件有基本了解。五、课程学时安排

章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第1章矢量分析21,完成矢量计算方面的作业IL0-1第2章静态电磁场6.完成求解电流密度、电场强度方面的作业；,课前预习大学物理中有关电磁场方面的基本知识IL0-2第3章时变电磁场41.完成时变电磁场相关的计算作业IL0-2第4章平面电磁波6L完成电磁波有关电场、磁场以及相关特性参数计算方面的作业2.课前预习不同介质的特点；电磁波的基本描述参数；IL0-3第5章传输线理论12L完成长线、阻抗匹配、传输线基本特性参数的作业.课前了解微波基础知识，查阅资料了解微波的相关应用.完成实验内容ILO-4、IL0-8第6章微波传输线121.完成相速度、群速度以及矩形波导计算方面的作业2,完成实验内容IL0-5>IL0-8第7章微波网络基础81.完成等效双线、微波网络特性参量等计算方面的作业2.完成实验内容ILO-6、IL0-8第8章常用微波元件61,完成相关作业，了解在实际系统中的应用IL0-7六、实践环节及基本要求注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1矢量网络分析仪的校准4了解和掌握矢量网络分析仪校准使用方法矢量网络分析仪校准综合性必做2低通滤波器的测量4掌握低通滤波器的S11及S21测量，了解LC型低通滤波器电路的特性低通滤波器的测量综合性必做3带通滤波器的测量4掌握带通滤波器的S11及S21测量，了解LC型带通滤波器电路的特性带通滤波器的测量综合性必做4兀型阻抗匹配器的测量4熟悉兀型阻抗转换器的S11及S21测量，了解兀型阻抗匹配电路的特性兀型阻抗匹配器的测量验证性选做5T型阻抗匹配器的测量4熟悉T型阻抗转换器的S11及S21测量以了解T型阻抗匹配电路的特性T型阻抗匹配器的测量验证性选做七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例考核与ILO对应关系过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名记录作业批改成绩20%ILO-1〜ILO-7实验考核操作及实验报告点名记录报告批改成绩10%1LO-8期末考核闭卷卷面成绩70%ILO-1〜ILO-7考核类别考查成绩登记方式百分制八、课程目标达成度评价方法

课程目标权重成绩评定ILO-1过程考核0.3相应课堂测试平均分A10期末测试0.7相应期末考试平均分BioILO-1达成度=O.3*Aio+O.7*BioILO-2这程考核0.3相应课堂测试平均分A2o期末测试0.7相应期末考试平均分B20ILO-2达成度=O.3*A2o+O.7*B2oILO-3过程考核0.3相应课堂测试平均分A3o期末测试0.7相应期末考试平均分B3oILO-3达成度=O.3*A3o+O.7*B3oILO-4过程考核0.3相应课堂测试平均分A40期末测试0.7相应期末考试平均分B40ILO-4达成度=O.3*A4o+O.7*B4oILO-5过程考核0.3相应课堂测试平均分A50期末测试0.7相应期末考试平均分B50ILO-5达成度=O.3*A5o+O.7*B5oILO-6过程考核0.3相应课堂测试平均分A60期末测试0.7相应期末考试平均分B60ILO-6达成度=O.3*A6o+O.7*B6oILO-7过程考核0.3相应课堂测试平均分A70期末测试0.7相应期末考试平均分B70ILO-7达成度=O.3*