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《电磁场与微波技术》教学大纲
一、课程基本信息电磁场与微波技术课程名称Electromagnetic Fieldand MicrowaveTechnology课程编码CTL421321020开课院部控制科学与工程学院课程团队测控理论学分
2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业测控技术与仪器授课语言中文先修课程高等数学
(27)、高等数学(2-2)、大学物理(2T)、大学物理实验(2-1)、大学物理(2-2)、大学物理实验(2-2)本课程在大学物理(电磁场)的基础上,进一步研究宏观电磁现象、电磁过程的基本规律及其分析方法,重点介绍静态电磁场、时变场的分析方法、导波、辐射波以及天线的内在机理及分析方法通过学习使学生掌握电磁场的基本规律,深刻理解麦克斯韦方程组和电磁场、电磁波的性质;熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型(如波动方程、拉氏方程等)的建立过程以及分析方法;培养学生学用〃场〃的观点去观察、分析和计算一些简单、典型电磁问题的能力;提高学生利用数学工具分析电磁问题的素养;为从事微波、天线、通信和微波检测等领域的研究及解决实际问题打下必要的基础(对应毕业要求
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4.1)This course is basedon theuniversity physicselectromagnetic field,further researcheson macroscopicelectromagnetic课程简介phenomenon,the basicrules ofelectromagnetic process and itsanalysis method.The emphasisof thiscourseison theanalysis of(限选)the staticelectromagnetic field,the timevarying field,the guidedwave,the radiationfield andthe innermechanism ofthe antenna.After completionof thiscourse,student canunderstand thebasic conceptand basicprinciple ofEM fieldand microwave.They canalso understanddeeply theMaxwell equationsand knowwell mathematicalmodel ofelectromagnetic problemwave equationsand Laplaceequations.Students canlearn toprocessandanalysis commonEM problemsusing senseof“field”,and theirquality ofusing mathematicaltools toanalyze EMproblems canbe improved.This courselays asolid theoreticalfoundation forstudents tofurther studyand researchthe microwave,antenna,communication andEM detection.Corresponding tograduation requirements:
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4.1负责人大纲执笔人审核人
二、课程目标毕业要求指标点序号代号课程目标OBE任务自选1Ml目标1系统掌握电磁场与微波的基本知识、基本原理是
1.
21.22M2目标2理解并掌握射频电路传输线基础知识,具有分析工程问题中传输线问题的能力是
1.
31.3目标3掌握电磁场基本知识,从微波通讯和检测技术的角度加深对无线电和微波原理的理解,可以在3M3是
4.
14.1仪器研发或使用过程中发现并解决电磁场与微波相关问题
三、课程内容支撑课程课内课外序号章节号标题课程内容/重难点教学方式课外环节目标学时学时本章重点矢量运算法则本章难点描述介质电磁特性的本构方1第一章1概述4讲授4作业
1.1电磁场与微波
21.1电磁场和微波的定义,主要术语、课程概况介绍Ml1讲授1作业技术的概念
31.2L2矢量分析方法利用矢量描述物理量的方法,矢量运算法则,矢量场的计算Ml1讲授1作业
1.3电磁场的基本由常见电磁现象弓1出一组描述电磁规律的基本方程,为Maxwell
41.3Ml1讲授1作业规律方程组的介绍提供基础
1.4介质的电磁特
51.4外加电磁场时,介质所呈现电磁特性的内在机理介绍Ml1讲授1作业性本章重点静电场、稳怛电场、磁场的定义本章难点静电场、稳6第2章2静态场4讲授4作业恒电场、磁场的处理方法
72.
12.1静电场静电场基本方程,物理特性Ml1讲授1作业
2.2静电场边值问
82.2静电场的边值问题的分类,求解边值问题的方法Ml1讲授1作业题
2.3稳恒电场、磁
92.3稳恒电场、稳恒磁场的主要性质,矢量位的定义及库伦规范Ml2讲授2作业场问题〃本章重点Maxwell方程组、波动方程本章难点时谐平面波在10第3章3时变场5讲授5作业不同媒质界面的反射、折射
3.1时变场与
113.1掌握Maxwell方程组的表述、物理意义及应用Ml2讲授2作业Maxwell方程组平面波的概念、性质,以及电磁波的表达式、极化、传播规律
123.
23.2平面电磁波Ml2讲授2作业时谐平面波在不同媒质界面的反射、折射一般规律,行波、驻波的
3.3平面电磁波的
133.3形成机理、特点,菲涅尔公式、全透射、全反射概念及特占Ml1讲授1作业反射与折射
八、、O本章重点导行电磁波的分析方法本章难点横纵分量关系,分离14第4章4电磁波的导行4讲授4作业变量法
4.1导行电磁波的一
154.1利用分离变量法分析波导电磁场分布的一般方法Ml2讲授2作业般分析运用电场和磁场的边界条件,利用分离变量法分析波导中的导波模
164.
24.2矩形波导Ml1讲授1作业式
174.
34.3同轴传输线同轴线的传输原理及传输功率、衰减Ml1讲授1作业本章重点传输线方程及其解,输入阻抗和反射系数本章难点传18第5章5传输线理论5讲授/讨论5作业/自学输线的传输功率、圆图、阻抗匹配
5.1传输线的基本概
195.1传输线的基本概念、原理和分类Ml,M21讲授/讨论1作业/自学念
5.2无耗传输线的
205.2传输线方程和均匀无耗传输线方程的解Ml,M22讲授/讨论2作业/自学基本特性
5.3反射系数和阻
215.3传输线的反射系数、输入阻抗、驻波比和行波系数M21讲授/讨论1作业/自学抗特性
225.
45.4史密斯圆图史密斯圆图基本思想、构成、应用M21讲授/讨论1作业/自学本章重点电磁场辐射的物理过程及特点,辐射问题的Maxwell方程组的解,天线基本电参数,几种经典天线的特点、原理及应用本23第6章6电磁辐射章难点电磁场辐射的物理过程及特点,辐射问题的Maxwell方程6讲授/讨论6作业/自学组的解,天线基本电参数,几种经典天线的特点、原理及应用
246.
16.1电磁波的辐射辐射问题Maxwell方程组的求解,滞后位概念Ml,M22讲授/讨论2作业/自学原理
6.2电基本振子的电基本振子的近场、远场,研究电基本振子的意义,辐射场特
256.2Ml,M21讲授/讨论1作业/自学辐射占
八、、O
6.3磁基本振子的辐
266.3电磁对偶关系,磁基本振子的描述,辐射场特点Ml,M21讲授/讨论1作业/自学射方向图、主瓣宽度、副瓣电平、前后比、增益、极化等参数的定
276.
46.4天线的电参数M2,M31讲授/讨论1作业/自学义、应用喇叭天线、抛物面天线、螺旋天线等几种常见天线的特点及应用
286.
56.5几种典型天线M2,M31讲授/讨论1作业/自学本章重点无线电在介质中的表减,常见传播方式的特点及应用本29第7章7无线电波传播章难点无线电在介质中的衰减,常见传播方式的特点及应用2讲授/讨论2作业/自学
7.1电磁波在自由
307.1电磁波在自由空间的衰减因子、介质对平面波的影响M31讲授/讨论1作业/自学空间传播
7.2无线电波的主
317.2地波、天波、视距、散射、波导传播的概念及应用M31讲授/讨论1作业/自学要传播方式本章重点应用微波进行通讯、检测的优势,未来发展方向本章32第8章8微波应用新技术2讨论2自学难点应用微波进行通讯、检测的优势,未来发展方向
8.1微波通讯新技术光纤传输、卫星通讯、宽带传输等微波通讯技术的基本概念、基本
338.1M31讨论1自学实现、特点及应用
8.2微波检测新技微波探伤、成像、计量等微波检测技术的基本概念、基本实现、特
348.2M31讨论1自学术点及应用
四、考核万式序号考核环节操作细节总评占比
1.课上开展研讨,教师全程记录学生表现,体现在平时表现分数中1平时表现
2.成绩采用积分制,达到满分后不冉加分10%
3.考核学生对电磁场与微波技术基本知识的掌握能力,学生综合运用所学知识分析问题、解决实际工程问题的能力
1.本课程6-10个问题导向案例式学习作业
2.要求学生分组,组内展开分工合作,每个学习作业要求提交报告书一份、PPt一份、讲解视频一个,并随机进行课上汇报2课程作业65%
3.考核学生对电磁场与微波技术系统知识的应用能力,针对不同的实际工程问题,进行背景调研,问题解析和解决方案设计,从技术角度优选解决方案抉得有效结论
1.闭卷考试或在线考试,成绩采用百分制,卷面成绩总分100分
3.主要考核学生对电磁场与微波技术基本知识的掌握能力,学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,题型主要有判3期末考试20%断题、问答题、计算题、选择题、填空题等4考勤在线签到、随机点名等5%
五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级A-精神状态饱满,回答问题准确,积极参与课堂讨论,主动发言B-精神状态良好,被点到回答问题后能回答较好1Ml平时表现10%C-精神状态一般,问题回答一般或不及时D-精神状态较差,回答问题有误或逃避回答问题A-独立思考、按时完成,作图报告格式规范,调研充分,理解深入,结合科学工程前沿,讲解清晰B-独立思考、按时完成,格式比较规范,调研比较充分,理解比较深入,讲解较清楚c-独立思考,格式未出现明显错误,能够2Ml平时表现60%完成PPt制作和讲解D-作业抄袭,未能按时完成,格式严重不规范,拼凑、思路混乱或不切题3Ml期末考试30%(见试卷评分标准)A-独立思考、按时完成,作图报告格式规范,调研充分,理解深入,结合科学工程前沿,讲解清晰B-独立思考、按时完成,格式比较规范,调研比较充分,理解比较深入,讲解较清楚C-独立思考,格式未出现明显错误,能够4M2课程作业75%完成PPt制作和讲解D-作业抄袭,未能按时完成,格式严重不规范,拼凑、思路混乱或不切题5M2期末考试25%(见试卷评分标准)6M3平时表现15%A-精神状态饱满,回答问题准确,积极参与课堂讨论,主动发言B-精神状态良好,被点到回答问题后能回答较好C-精神状态一般,问题回答一般或不及时D-精神状态较差,回答问题有误或逃避回答问题A-独立思考、按时完成,作图报告格式规范,调研充分,理解深入,结合科学工程前沿,讲解清晰B-独立思考、按时完成,格式比较规范,调研比较充分,理解比较深入,讲解较清楚c-独立思考,格式未出现明显错误,能够7M3课程作业85%完成PPt制作和讲解D-作业抄袭,未能按时完成,格式严重不规范,拼凑、思路混乱或不切题评分等级说明[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B六]、=教[8材0与-1参00,考资0-料79]序号教学参考资料明细1图书1电磁场与电磁波,雷虹、余恬、刘立国,北京邮电大学出版社,2008,ISBN:
7563516794.2图书1电磁场与微波技术,黄玉兰,人民邮电出版社,2007,ISBN:
9787115298751.(*主教材)3图书1微波技术与天线,曹祥玉,西安电子科技大学出版社,2008,ISBN:
9787560619927.4图书1电磁波一一传输、辐射、传播,王一平,西安电子科技大学出版社,2006,lSBN:
9787560616063.期刊论文Scattering ofElectromagnetic Waves:Theories andApplications,L.Tsang,J.A.Kong,and K.H.Ding,Wiley,2000,ISBN:
10.51002/
0471224286.ch
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