《微波原理与天线》课程教学大纲

1、微波原理与天线课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：12140318课程英文名：Microwave Principle and Antennas电子信息教研室面向专业：电子信息科学与技术专业课程类型：专业选修课先修课程：高等数学 电路分析基础数学物理方法 电磁场理论课程学分数：2.5课程学时数：48二、课程性质与目的本课程是电子与信息工程类专业的一门技术基础课。它结合微波的特点，主要讲述电磁场边值问题的解法、波型及等效电路。通过本课程的学习，使学生进一步熟悉电磁场理论及其应用；掌握常用的微波传输线及谐振腔的基本特性；掌握用电磁场理论（场理论）和等效电路理论（路理论）来分析微波问题的基本方法，以

2、加强学生分析与解决微波实际问题的能力，为学生学习有关专业课和进一步研究微波理论与技术打下坚实的基础。三、课程教学内容与要求柱状导波系统中的电磁波，传输线理论1、教学内容与要求（1）内容第一节柱状导波系统中的电磁波第二节TEM波的一般特性第三节传输线上的电压、电流波 第四节 传输线方程及其解无耗传输线上的三种工作状态阻抗圆图第七节传输线的阻抗匹配第八节传输线的损耗（2）要求掌握TEM波传输线的基本特性和传输线方程，了解无耗传输线上的电压、电流和输入阻抗，负载阻抗匹配，损耗等2、重点柱状导波系统，TEM波传输线的基本特性，传输线方程，无耗传输线上的电压、电流和输入阻抗，圆图，负载阻抗匹配，损耗3、

3、难点TEM波传输线的基本特性和传输线方程第二章规则波导理论1、教学内容与要求（1）内容波沿规则波导传输的一般特性矩形波导中电磁波的通解矩形波导中的基模模圆波导中的电磁波同轴线中的高次型波椭圆波导脊形波导波导的损耗波导中波型的正交性波导的激励（2）要求了解截止现象和截止波长、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）、矩形波导中波的传输。理解模的场结构、模的壁电流分布、部分波的概念、传输功率及功率容量、模的等效阻抗。了解TE波（H波）、TM波（E波）、圆波导中三种常用的模式。理解脊形波导中模的截止波长。导体损耗、介质损耗，波型的正交性。了解电激励、磁激励

4、、孔耦合，波导的激励原则及激励装置。2、重点波的截止概念和截止波长，TE波、TM波的传输特性，模的场分布图及壁电流分布，电磁波在圆波导中传输时的两大类型波；三种模式的场分布特点及其相应传输参量的计算。同轴线中可能出现的高次模式的场结构，横向谐振法，波导壁上的热损耗。3、难点三种模式的场分布特点及其相应传输参量的计算，横向谐振法第三章微带和表面波波导1、教学内容与要求（1）内容带状线微带线耦合带状线和耦合微带线槽线、共面波和鳍线介质板波导圆柱介质波导与光纤（2）要求掌握用保角变换法求解几种情况下的特性阻抗。掌握用许瓦兹变换法来求解微带线的特性阻抗。了解耦合传输线特性的分析方法奇偶模参量法。了解耦

5、合带状线、耦合微带线。了解槽线与共面波导、鳍线，了解对称介质板波导中表面波的特性。理解圆柱介质波导与光纤中传输的表面波的场分布及特征值方程。2、重点保角变换法，对称介质板波导中的TM波。3、难点圆柱介质波导与光纤中传输的表面波的场分布及特征值方程，保角变换法求解几种情况下的特性阻抗，许瓦兹变换法来求解微带线的特性阻抗。第四章微波谐振器1、教学内容与要求（1）内容谐振器的基本特性参量矩形谐振腔圆柱形谐振腔同轴型腔及微带谐振器介质谐振器谐振腔的激励与耦合谐振腔的等效电路谐振腔的微扰（2）要求了解谐振频率、品质因素、等效电导的概念，了解谐振腔中的振荡模式、谐振波长、模式。理解谐振模式及谐振波长、常用

6、的振荡模式、模式图。了解半波长同轴谐振腔、四分之一波长同轴谐振腔、电容负载同轴谐振腔、微带线谐振器。掌握用介质波导法分析圆柱形介质谐振器，得到模式的本征值方程及谐振波长。了解电耦合、磁耦合、混合耦合、电子注耦合的概念。掌握孤立谐振腔的等效电路、耦合谐振腔的等效电路。了解介质微扰、腔壁形状微扰。2、重点求解谐振频率的几种方法、品质因素及等效电导的计算。矩形谐振腔中的模式。圆柱谐振腔的三种常用模式。同轴谐振腔。几种耦合方式的原则和装置。谐振腔的等效电路及其在实用中的意义。3、难点矩形谐振腔中的模式、用介质波导法分析圆柱形介质谐振器，得到模式的本征值方程及谐振波长第五章微波网络理论基础1、教学内容与

7、要求（1）内容均匀传输系统与双线的等效微波网络参量二端口网络三端口网络四端口网络微波信号源通过网络的变换信号流图在微波网络分析中的应用（2）要求理解等效电压与等效电流、归一化等效电压与归一化等效电流的概念。了解微波网络参量的定义及物理意义、网络参量之间的转换关系、网络参量的性质。了解二端口网络的Z、Y、s参量、二端口网络的转移参量、二端口网络的传输参量、级联网络、单元电路的网络参量、二端口网络的外特性参量。理解三端口网络的一般特性，了解矩形波导中的互易无耗T形接头。了解定向耦合器、双T接头与魔T。了解等效电压源、等效波源。掌握信号流图的建立、信号流图的简化原则、求解信号流图的不接触环法则。2、

8、重点等效的基本原则。散射参量的定义、物理意义、性质及与其它参量之间的关系。二端口网络的级联及转移参量的定义与应用。三端口网络的基本特性。等效的基本原理。3、难点二端口网络的级联及转移参量的定义与应用。等效的基本原理第六章微波铁氧体器件1、教学内容与要求（1）内容微波铁氧体的电磁特性均匀平面波在旋磁铁氧体中的传播特性隔离器铁氧体移相器环形器（2）要求了解微波铁氧体材料的旋磁特性。了解纵向磁化、横向磁化的概念。了解几种隔离器。了解纵场式移相器、横场式移相器。了解环形器的工作原理及其应用。2、重点微波铁氧体材料的旋磁特性的基本原理。几种隔离器工作的基本原理。移相器工作的基本原理。3、难点微波铁氧体材

9、料的旋磁特性的基本原理第七章天线基本理论1、教学内容与要求（1）内容基本振子的辐射天线的基本电参数接收天线理论。（2）要求了解基本振子的辐射，了解天线的基本电参数，理解接收天线理论。2、重点天线的基本电参数3、难点接收天线理论第八章微波与天线应用1、教学内容与要求（1）内容各类天线雷达系统微波通信系统微波遥感系统微波的生物应用（2）要求了解各类天线的作用。了解雷达系统的结构。了解微波通信系统与微波遥感系统。了解微波的生物应用。2、重点各类天线的作用3、难点微波通信系统与微波遥感系统四、课程内容与学时分配内容学 时第一章 柱状导波系统中的电磁波，传输线理论8第二章 规则波导理论12第三章 微带和表面波波导4第四章 微波谐振器6第五章 微波网络理论基础6第六章 微波铁氧体器件2第七章 天线基本理论4第八章 微波与天线应用6五、教学环节和教学要求理论授课、课堂演示、多媒体演示等。六、考核办法闭卷理论笔试。最终成绩由两部分组成：考试成绩、平时成绩。其中：考试成绩占70%，平时成绩占30%，平时成绩依据完成作业与课堂听课、发言等综合表现计分。七、教材与参考书教材：微波原理吴正娴武汉大学出版社 1996参考书：1、微波原理 鲍家善高等教育出版