《电磁场理论及电磁兼容测试》教学大纲（本科）

《电磁场理论及电磁兼容测试》教学大纲课程英文名ElectromagneticFieldTheoryElectromagneticcompatibility&testing课程代码03M0210学分3.0总学时48理论学时40实验/实践学时8课程类别学科基础课课程性质限选先修课程大学物理、电路基础、生物医学信号适用专业生物医学工程开课学院信息工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程是生物医学工程专业的一门重要的学科基础课。它主要阐明宏观电磁场的基本规律、电磁传输理论、电磁兼容（ElectromagneticCompatibility,EMC）技术和电磁兼容基础理论问题。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：掌握电磁兼容干扰耦合机理，滤波技术，接地技术，屏蔽技术，印制电路板PCB的电磁兼容设计，计算机系统中的电磁兼容性，电磁兼容的预测与建模技术等，建立概念间的联系，对电磁兼容有比较完整的理解。通过该课程专业知识的学习可以培养学生解决电磁兼容工程问题的能力，并通过查阅和研究分析专业相关的电磁兼容工程问题并获得有效结论，为后续的毕业设计奠定基础。该课程的电磁兼容方面的学习使得学生能够从事电磁兼容测试、分析、设计，以及医学仪器的研发、设计、制造、质量管理、检测与维修工程技术等相关工作。（二）课程目标

课程目标毕业要求目标分类1.了解电磁场和电磁波两方面的基本概念和基本理论。掌握矢量分析，麦克斯韦方程和边界条件，基于麦克斯韦理论的静态场描述，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，理想介质中的SUPW,SUPW的反射和折射的概念。问题分析2.1记忆理解分析2.了解长线的概念，传输线方程及其解。掌握输入阻抗、反射系数和驻波比，均匀无耗传输线的工作状态，传输线的阻抗匹配，有耗传输线问题分析2.3分析应用3.了解电磁干扰及其危害，电磁兼容的基本概念，电磁兼容学科的研究领域，电磁兼容的研究方法，电磁兼容性标准概况。掌握电磁兼容计量单位和换算，电磁干扰源的分类，自然电磁干扰源，人为电磁干扰源，电磁干扰源的基本性质。问题分析2.1记忆理解分析4.了解电磁干扰的耦合与传播，电磁干扰的传播途径，传导干扰传输线路的性质。掌握传导耦合分析，辐射耦合分析，接地与搭接技术，接地的概念，安全接地，电缆屏蔽体的接地等。问题分析2.3设计/开发解决方法3.1分析应用5.了解屏蔽技术，电屏蔽，磁屏版，电磁屏蔽。掌握电磁干扰滤波器的特性，插入损耗的计算方法，电容、电感的高频特性，滤波器的选择和使用等。问题分析2.1设计/开发解决方法3.1分析应用6.了解电磁干扰预测，电磁干扰预测的目的和作用，电磁干扰预测建模，电磁兼容性测试项目，测试场地，常用测试仪器与设备。掌握医学仪器的电磁兼容性问题设计/开发解决方法3.1研究4.4分析应用评价二、课程目标达成的途径与方法课程目标教学环节对应内容课程目标1讲授笫1、2、3章及作业.矢量分析.静态电磁场.时变电磁场课程目标2讲授第4、5章及作业实验一.平面电磁波.传输线理论课程目标3讲授第4、5、6及作业.电磁兼容概述.电磁干扰源.电磁干扰的耦合与传播

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标4讲授第7、8、9章及作业实验二、实验三.接地与搭接技术.屏蔽技术.滤波技术课程目标5讲授第9、10、11章及作业实验四.电磁干扰预测.计算机电磁兼容性问题.医疗器械的电磁兼容性测试技术四、课程主要内容与基本要求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2毕业要求3毕业要求4课程目标1H课程目标2HM课程目标3H课程目标4HM课程目标5MH.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、电场能量及甩场力等；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.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。.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-•般分析，掌握矩形波导一一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。.电磁干扰源的特点及基础从电磁兼容基本概念入手，由“电磁干扰三要素”中的“干扰源”和“传播途径”展开,介绍干扰源的特点及性质，分析传导干扰和辐射干扰，阐述抑制电磁干扰的“三大技术”（接地、屏蔽和滤波）的基本方法及其应用。这部分是本课程的基础部分，重点掌握抑制电磁干扰的“三大技术”（接地、屏蔽和滤波）等。通过这部分的学习，能使学生的掌握有关电磁兼容中抑制电磁干扰的基本原理及其方法。.电磁兼容预测分析数学模型与预测方法介绍电磁干扰预测，电磁干扰预测的目的和作用，电磁干扰预测建模，电磁干扰发射机模型，电磁干扰接收机模型，以及天线模型。研究电磁干扰预测方法，系统间电磁干扰预测，系统间电磁干扰控制和系统内部电磁干扰预测。这部分是本课程前面电磁波传输过程中干扰特性，为后续章节的电磁兼容测试铺垫相关的理论知识。.电磁兼容性测试设备与场地介绍电磁兼容性测试设备与场地、测试内容与方法，了解电磁兼容性测试项目，测试场地，常用测试仪器与设备。掌握电磁兼容性试验用天线，电磁发射与电磁敏感度测量，电磁兼容的自动测试技术，电磁干扰扫描装置。这部分是建立在第2部分和第3部分，通过对“电磁干扰三要素”中的“干扰源”和“传播途径”以及电磁干扰预测模型基础上，重点讲解电磁兼容性测试。通过这部分的内容学习，能使学生对电子信息技术电磁波相关行业的国际状况有基本了解。通过电磁兼容的教学实验，使读者对电磁兼容的知识有•个较为全面的了解•，为口后进一步研究和解决电磁兼容问题打好坚实的基础。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1矢量分析2作业1.1课程目标12静态电磁场2作业2.12.22.3课程目标23时变电磁场2作业3.5,3.11(1)课程目标24传输线理论10作业4.1,4.2课程目标1课程目标25电磁兼容概述2作业5.1课程目标16电磁干扰源2作业6.1,6.2课程目标27电磁干扰的耦合与传播2作业7.2,7.5课程目标28接地与搭接技术4作业8.2,8.3课程目标39屏蔽技术8（包含4学时实验）作业9.1,9.2课程目标1课程目标210滤波技术4（包含2学时实验）作业10.1,10.2课程目标311电磁干扰预测4（包含2学时实验）作业11.1课程目标1课程目标312计算机电磁兼容性问题4作业12.1,12.2课程目标213电磁兼容性测试技术2课程目标3六、实践环节及基本要求序号实验项目学时基本要求学生任务实验性质实验类别1漉波器设计2了解和掌握ADS软件的LC滤波器设计基本原理，使用方法和设计过程LC滤波器设计综合性必做2有源衰减器的设计4熟悉掌握衰减器的基本原理，掌握运用ADS进行有源衰减器的设计有源衰减器的设计和仿真综合性必做3医疗器械的电磁兼容性2掌握微带缝隙天线、双频天线的设计方法掌握双频天线的ADS设计验证性选做

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。七、考核方式、成绩评定八、课程目标达成度评价方法考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名记录作业批改成绩20%实验考核操作及实验报告点名记录报告批改成绩20%期末考核闭卷卷面成绩60%考核类别考查成绩登记方式百分制九、推荐教材与主要参考书课程目标教学环节成绩评定课程目标1讲授作业Ai。期末考试M目标达成度1=(A]+Bi)/(Aio+Bio)课程目标2讲授作业A2I）期末考试B20实验一和二实验成绩Cao目标达成度2=(A2+B2+C2)/(A20+B20+C20)课程目标3讲授作业A：io期末考试B；＜o实验三实验成绩Cao目标达成度3=(A3+B3+C3)/(Aw+Bao+Cao)