《天線原理與設計》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱(中文)天線原理與設計(英文)AntennaPrincipleandDesign課程代碼課程性質工程基礎課(必修)開課院部物理與光電工程學院課程負責人課程團隊授課學期第六學期學分/學時2學分/32學時課內學時32理論學時32實驗學時0實訓（含上機）0實習0其他0適用專業電子科學與技術授課語言中文對先修的要求先修課程《高等數學》、《大學物理》、《電路》、《數學物理方法》、《電磁場與電磁波》。對后續的支撐對《微波技術》、《短距離無線通信技術》、《半導體物理》、《傳感器技術》、《光伏器件及應用》和《顯示與照明》等后續課程提供必要的電磁場與電磁波理論知識。課程簡介本課程系統介紹了經典電磁理論和天線的基本原理，重點講述天線的基本理論和設計方法，以及各類天線的工作機理、技術特點和應用領域。作為電子科學與技術專業的一門重要基礎課程，該課程是無線通信技術和光電子技術的理論基礎。本課程將采用基礎理論講解、應用例子剖析和課堂討論相結合的教學方式，目的在于充分發揮學生學習本課程的主動性，使其較好地理解理論知識并掌握相關問題的解決方法。Thiscoursesystematicallyintroducesthefundamentaltheoryofclassicelectromagneticsandantennas,anditfocusesonbasictheoryanddesigntechniqueofantennas,includingworkingmechanism,characteristics,applicationsofallkindsofantennas.AsanimportantfundamentalcourseofElectronicScienceandTechnologymajor,thecourseisthetheoreticalbaseofwirelesscommunicationtechnologiesandphotoelectronictechnologies.Thecoursewilladoptteachingmethodsofbasictheoryexplanation,applicationexampleanalysisandclassroomdiscussion,thepurposeistogivefullplaytotheinitiativeofstudentsinlearningthecourse,sothattheycanunderstandthetheorywellandmastermethodsofsolvingrelatedproblems.二、課程目標及對畢業要求觀測點的支撐序號課程目標支撐畢業要求觀測點畢業要求1目標1：使學生掌握基本的天線輻射原理和利用仿真軟件對天線進行建模、仿真和分析；觀測點1.2能夠針對電子科學與技術領域的具體對象建立數學模型并求解。畢業要求1.能夠將數學、自然科學、工程基礎、專業知識用于解決電子器件和應用電子系統方面的復雜工程問題。2目標2：培養學生解決實際問題的能力，針對不同的應用場合選擇合適的天線類型。觀測點2.2能夠運用數學、自然科學和電子科學技術專業知識對分解的電子器件和應用電子系統復雜工程問題進行分析和表達。畢業要求2.能夠應用數學、自然科學和電子科學技術的基本原理，并通過查閱文獻和借助仿真軟件等手段，對電子器件和應用電子系統方面的復雜工程問題進行識別、表達和分析，以獲取有效結論。三、課程教學內容及學時分配章節學時教學內容學生學習的預期成果教學與評價方式支撐課程目標第一章4緒論/基本定理與基本輻射元重點：麥克斯韋方程組；天線輻射基本概念；電流元與短振子。難點：方向圖、輻射電阻、天線的基本分析方法1.掌握麥克斯韋方程組及天線輻射的基本概念；2.掌握對偶原理與等效原理及方向圖的測量。1.基本概念講解；2.課堂討論：（1）天線輻射有哪些基本量？（2）邊界條件有哪些？（3）天線如何測量？3.課后作業/章節小測。目標1第二章4對稱振子和天線參數重點：對稱振子的電流分布、方向圖、輻射電阻；天線的方向系數和增益；天線的輸入阻抗與帶寬。難點：輻射電阻和輸入阻抗的理解和計算了解天線的軸比測量；掌握對稱振子的電流分布、場分布。掌握天線的方向系數和增益、輸入阻抗等1.以對稱振子為例講解天線的性能參數；2.課堂討論：（1）什么是對稱振子天線？（2）場的劃分？（3）方向系數和增益的關系？（4）天線的阻抗和匹配效率？3.課后作業/章節小測。目標1第三章4天線陣的分析與綜合重點：方向圖乘積定理、二元振；耦合振子的互阻抗；N元線性陣。難點：方向圖乘積定理，不等振幅分布線陣。掌握二元邊射陣及方向圖乘積定理；掌握耦合振子的互阻抗；掌握N元陣列的性能參數了解稀疏陣和多元陣。1.講授陣列天線的基本原理及設計方法；2.課堂討論：（1）二元陣？方向圖乘積定理？（2）如何計算耦合振子的互阻抗？（3）N元等幅和非等幅陣列的參數計算？3.課后作業/章節小測。目標1目標2第四章4振子天線重點：同相水平天線，八木天線，單極子天線。難點：巴倫結構，八木-宇田天線了解分形天線的工作原理；掌握對稱振子天線與平衡器；掌握八木天線的工作機理；掌握單極天線的工作機理。1.講解多種振子天線相關基礎理論及設計原理；2.課堂討論：（1）如何設計對稱振子天線和平衡器？（2）八木天線的工作原理及增益的計算？（3）單極天線的工作原理？3.課后作業/章節小測。目標1第五章6行波天線與超寬帶天線重點：行波天線的輻射電阻和方向系數；螺旋天線；超寬帶天線。難點：行波天線及超寬帶天線的工作原理。了解菱形天線的結構和工作原理；掌握行波長導線天線的遠場和方向圖；理解螺旋天線的結構和法向、軸向螺旋天線的工作原理；掌握超寬帶天線的工作原理。1.講解行波天線和超寬帶天線的工作原理；2.課堂討論：（1）行波天線的輻射阻抗和方向系數？（2）什么是軸向和法向螺旋天線？（3）超寬帶天線有哪些種類？3.課后作業/章節小測。目標1目標2第六章6縫隙天線和微帶天線重點：平面縫隙天線；波導縫隙天線；微帶貼片天線及微帶陣列天線。難點：貼片天線的傳輸線模型、腔體模型等。掌握平面縫隙天線和波導縫隙天線的工作機理；掌握微帶貼片天線的模式分析方法及微帶陣列天線的設計；了解一些典型工程應用例子和結論。1.講解平面縫隙天線、波導縫隙天線、微帶貼片天線的工作原理，并介紹一些典型應用例。2.課堂討論：（1）平面縫隙天線的工作原理和波導縫隙天線有哪些不同？（2）什么是微帶天線？（3）如何設計微帶陣列天線？3.課后作業/章節小測。目標1目標2第七章4口徑天線與喇叭天線、反射面天線與透鏡天線重點：口徑天線的結構及外場的計算；拋物面天線的遠場特性。難點：口徑天線輻射場的計算。掌握口徑天線的工作機理；理解口徑天線的電流分布和場區的求解；了解透鏡天線。1.講解口徑天線和反射面天線的工作原理，并介紹一些典型應用例。2.課堂討論：（1）如何改變口徑天線的電流分布？（2）如何計算口徑天線的遠場？3.課后作業/章節小測。合計32四、課程考核序號課程目標（支撐畢業要求觀測點）考核內容評價依據及成績比例(%)成績比例(%)章節小測驗作業/報告考試1目標1：使學生理解各類天線的性能參數和特點，能對各種天線進行建模并求解；（支撐觀測點1.2）（1）是否能夠系統掌握經典電磁場的基礎理論知識。（2）能否運用經典電磁場理論分析和求解天線以及電磁波傳輸問題。51550702目標2：培養學生對電子器件和應用電子系統中涉及的電磁問題進行分析的能力。（支撐觀測點2.2）能否對電子器件和應用電子系統中涉及到的天線問題進表達、分析和求解。552030合計102070100注：各類考核評價的具體評分標準見《附錄：各類考核評分標準表》五、教材及參考資料1.教材《天線理論與技術》，鐘順時編，北京：電子工業出版社，2015，第2版。2.主要參考書[1]ConstantineA.Balanis編著，《Antennatheoryanalysisanddesign》（第3版），Wiley出版社，2005年出版[2]JohnD.Kraus,RonaldJ.Marhefka編著，章文勛譯，《天線》（第三版），電子工業出版社，2015年出版。六、教學條件多媒體教室附錄：課程考核評分標準課程考試評分標準教學目標要求評分標準權重（%）90-10080-8960-790-59目標1：使學生掌握各類天線的性能參數和特點，能對各種天線進行建模并求解。正確理解電磁現象,完全掌握經典電磁場與電磁波的理論知識，完全掌握各類天線性能參數及電波傳播問題。較好掌握天線基本的理論知識及其應用領域，在考核中能正確解答大部分的基礎理論題。基本掌握天線基本的理論知識及其應用領域，在考核中能正確解答一半以上基礎理論問題。還沒系統掌握天線基本的理論知識，在考核中一半以上基礎理論題不會解答。70目標2：培養學生對電子器件和應用電子系統中涉及的電磁問題進行分析的能力。掌握天線理論與設計問題的解決方法，并在考核中能正確解答所有電子器件和電子系統中涉及到的相關問題。較好掌握天線理論與設計問題的解決方法，在考核中能解答大部分電子器件和電子系統中涉及到的相關問題。基本掌握天線理論與設計問題的解決方法，在考核中能解答一半以上電子器件和電子系統中涉及到的相關問題。還沒掌握天線理論與設計問題的解決方法，或還不會將其應用于