“微波技术与天线”课程教学探讨-2019年文档 .pdfVIP

“微波技术与天线”课程教学探讨

一、引言

“微波技术与天线”是大学本科通信类专业的一门主干课程，主要内容包括微波传输线方程、微波网络基础、常用微波元器件、各类

天线的工作原理与特性分析等。在很多高校的通信、微波、电子工程等专业，均将“微波技术与天线”设为必修课程。在一些高校的微波

专业，将该课程分为“微波技术基础”与“天线与电波传播”两门必修课程上，可见该课程的重要性。在工程上，微波技术也是分析、设

计天线、滤波器、定向耦合器等电子元器件的基础，而天线更是无线电设备必不可少的部件之一。因此，该课程对于通信类专业的学生

具有十分重要的意义。但是在本人的教学实践过程中，发现大部分学生对该课程的学习存在一定的困难。下面从该课程的特点入手，

探讨该课程的学习与教学方法。

二、课程特点

“微波技术与天线”课程的特点之一是专业性强。在内容上，“微

波技术与天线”课程用到了“电磁场与电磁波”的知识，除此之外，

还用到了大量的高等数学知识。因此，在课程安排上，一般高校里“微

波技术与天线”的学习是放在大三上学期或下学期，上过“高等数学”、

“矢量分析与场论”、“电磁场与电磁波”等课程之后。“电磁场与电

磁波”课程本身是通信专业比较难学的课程之一。而“微波技术与天

线”是基于“电磁场与电磁波”之上，也是比较难学的一门课程。因

此，在上“微波技术与天线”课程的时候，对用到的一些知识点要做一些回顾，必要时对公式进行一下推导，便于学生更好地理解。

学生在上课之前，最好能对涉及的“电磁场与电磁波”或者高等数学知识进行必要的复习。

“微波技术与天线”课程的另一个特点是具有很强的抽象性。公式繁多且复杂，且物理概念不容易理解。拿传输线问题来说，在传统

的低频电路问题中，电阻、电感、电容等集总参数能够很好地表示各个元器件的物理性质，分析起来很容易理解。而微波传输线问题不

同。在传输线上，真正有意义的实际上是电磁场。为了对微波问题进行精确分析，需要根据边界条件求解麦克斯韦方程，从而得到整个

空间的电磁场分布，并根据场来分析微波器件的电磁特性。但是这种求解电磁场的方法非常的复杂，而且不直观。为了分析方便，往往

采用化场为路的方法。所谓的“化场为路”方法，是借用低频电路里的概念，把传输线的电磁特性用电压、电流、阻抗、导纳等分布参数

来等效。

根据分布参数建立传输线方程，求出导线上每一点处的电压、电流的分布，进而分析传输线的阻抗、反射系数及驻波比等传输特性。

因为高频电路与低频电路有很大的区别，这在带来简便的同时，会给初学者带来很大的困惑。在学习该课程时我们始终要谨记一点，

传输线上的电压、电流、阻抗、导纳等参数都是等效的概念，是没有实际的物理意义的，只是为了描述问题方便而引入的物理量而已，

因此不必过度纠结这些参数的含义。真正有意义的是功率、反射系数、S参数等物理量。同样，对天线的阻抗也是为了方便分析辐射功

率而人为引入

的物理量，与传统的阻抗是有区别的。

“微波技术与天线”课程的第三个特点是具有很强的工程性。课程中的所有方法都是为了方便解决实际的工程问题。而且课程中所

涉及的各种微波传输线、天线等都是实际工程中常用的，如同轴线在各种微波实验、有线电视、闭路监控系中都有应用，波导应用在雷

达、基站、抛物面天线等功率较高的场合，天线的应用更是不胜枚举，是微波设备的基础部件，在手机、电视、电脑等日常电子设备上面

有会使用。该课程的这一特点，决定了课程本身具有很强的时效性。微波技术与天线是一门快速发展的学科。在工程中，往往会出现很

多新结构、新材料，例如等离子天线等。同时学校的教材由于种种限制，不可能很及时的体现微波技术与天线的必威体育精装版学科前沿。因此授

课老师要注意在该课程教学中人为的引入一些工程中的必威体育精装版进展，保持课程的新颖性。

三、教学方法探讨

1.多?N教学方式相结合。微波技术与天线在通信课程里是一个十分抽象而且枯燥的课程。不但涉及大量复杂的数

学公式，更涉及很多的抽象物理概念与物理结构。靠单一的教学手段很难对各个知识点做到系统的讲解。因此最好采用多媒体教学与板

书相结合的方法。对于大量数学公式的推导，例如电压传输线方程，偶极子天线在空间的场分布公式，等等，如果采用多媒体教学，仅

仅将结果或者推导过程列在幻灯片上，而省略了现场推导的过程，则学生很难对该公式具有深刻