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《微波技术与天线》课程实验的改革与

探索

摘要：本文以《微波技术与天线》课程实验中的《振子天线与微带天线综合

设计实验》为例，介绍了针对目前课程实验所存在的不足所进行的实验改革。

《振子天线与微带天线综合设计实验》采用预习、讲授、在线测试、讨论和实验

等教学环节和手段，通过自主选择应用场景，引导学生自行设计一款WIFI天线

的技术方案，通过专业软件仿真优化和实物加工测试验证方案。实验任务包括应

用场景分析、实验方案制定、设计、仿真、加工、数据分析等。通过实验，使学

生加深对天线部分理论知识的理解；提高学生研究分析工程上所需天线的能力；

锻炼学生利用专业仿真软件对天线性能进行仿真优化的能力；使学生熟悉天线测

试调试流程及方法。实验目的旨在培养学生复杂射频微波工程领域方案决策、分

析比较、结论推断、经济成本控制、项目管理等意识和能力。

关键词：实验改革；微波技术与天线；新工科教学

《微波技术与天线》课程是高等工科院校通信与电子工程类专业的一门重要

专业基础课程，承担着为我国军事、民用中的雷达、无线电通信、射电天文、航

空航天、电子信息等领域培养射频微波高层次技术人才的使命。近年来，越来越

多的教师对这门课程进行了教学改革[1]-[4]。本课程组也在对理论部分进行线

上线下混合式教学改革[5]，同时也对课程实验进行了改革探索。《振子天线与

微带天线综合设计实验》是《微波技术与天线》课程的必修实验之一，涉及内容

为《微波技术与天线》中天线部分。下面以该实验为例，介绍本课程组在实验改

革方面所做的探索研究。

一、实验意义

《振子天线与微带天线综合设计实验》包括的环节有：理论学习、方案确定、

设计仿真和加工测试。通过本案例所设计的四个环节，使学生掌握解决射频微波

工程问题所需的基础知识和专业知识；培养学生具有运用电磁场与电磁波的基本

原理，研究分析射频微波领域复杂工程中的“场”问题的能力；培养学生具有设

计针对复杂射频微波工程问题的解决方案和满足工程需求的部件的能力；培养学

生具有基于科学原理并采用科学方法对射频微波工程问题进行研究，具有射频微

波工程所需的设计实验、数据分析并得到有效结论的能力；培养学生解决射频微

波复杂工程问题过程中，能选择和使用恰当的技术和现代工程工具，进行问题的

预测和模拟的能力，并能够理解其在工程应用中的局限性；培养学生能够在团队

中承担个体、团队成员以及负责人的角色；培养学生了解射频微波工程中涉及到

的成本要素。从而具有复杂射频微波工程领域方案决策、分析比较、结论推断、

经济成本控制、项目管理等意识和能力。

二、实验拟要解决的问题

1)如何理论紧密联系实际工程应用。利用线上测试，实时掌握学生对知识点

的掌握情况，并根据实际工程应用设计实验案例，巩固理论，提高学生学习兴趣。

2)如何提高学生研究分析复杂射频工程问题的能力。通过给定应用场景，要

求学生从需求分析出发，自行设定指标，提高学生研究分析天线工程问题的能力。

3)如何提高学生利用现代专业工具解决射频工程的能力。通过增加专业软件

设计仿真环节，对天线性能进行预估，通过改变参数，优化结果，提高利用现代

专业工具解决工程问题的能力。

4)如何提高学生动手能力。通过自己制作、测试天线，熟悉专业测试仪器设

备，了解天线测试流程和方法，锻炼学生动手能力。

5)如何提高学生分析数据并得到有效结论的能力。通过分析测试数据是否满

足指标要求，是否满足应用场景，提高学生分析数据并能得到有效结论的能力。

6)起好对前后课程的承接作用。通过增加实验内容和实验环节，增加涉及知

识点，拓展应用，使课程起好对前后课程的承接作用。

三、实验教学方法

本实验采用的教学方法包括预习、讲授、在线测试、讨论和实验等。

预习运用在理论学习和设计仿真环节。通过利用在线视频，对天线理论知识

进行预习；同时也可以按照在线视频，根据学生自己的学习程度，学习如何利用

专业软件对天线进行建模、仿真和优化。

讲授运用在理论学习、设计方案和加工测试环节。通过讲授理论部分知识，

使学生掌握天线部分理论知识和所涉及的基础知识；通过讲授天线仿真示例，使

学生熟悉专业仿真软件，掌握使用仿真软件设计优化天线的方法；通过讲授加工

测试调试的方法，使学生熟悉天线工程上加工测试的流程和方法。

在线测试运用在理论学习环节。通过在线随堂测试，实时了解学生对理论知

识的掌握情况，通过对错误率较高的题目的讲