“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最新学科前沿。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最新进展，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