天线原理与设计-教学大纲-2022版

《天线原理与设计》课程教学大纲

一、课程基本信息（中文）天线原理与设计课程名称（英文）Antenna Principleand Design课程代码课程性质工程基础课（必修）开课院部物理与光电工程学院课程负责人课程团队授课学期第六学期学分/学时2学分/32学时理论学时实验学时实训（含上机）3200课内学时32实习0其他0适用专业电子科学与技术授课语言中文对先修的要求先修课程《高等数学》、《大学物理》、《电路》、《数学物理方法》、《电磁场与电磁波》对《微波技术》、《短距离无线通信技术》、《半导体物理》、《传感器技术》、《光对后续的支撑伏器件及应用》和《显示与照明》等后续课程提供必要的电磁场与电磁波理论知识本课程系统介绍了经典电磁理论和天线的基本原理，重点讲述天线的基本理论和设计方法，以及各类天线的工作机理、技术特点和应用领域作为电子科学与技术专业的一门重要基础课程，该课程是无线通信技术和光电子技术的理论基础本课程将采用基础理论讲解、应用例子剖析和课堂讨论相结合的教学方式，目的在于充分发挥学生学习本课程的主动性，使其较好地理解理论知识并掌握相关问题的解决方法This coursesystematically introducesthe fundamentaltheory ofclassic课程简介electromagnetics andantennas,and itfocuses onbasic theoryand designtechniqueof antennas,including workingmechanism,characteristics,applicationsof allkinds ofantennas.As animportant fundamentalcourse ofElectronic ScienceandTechnology major,the courseis thetheoretical baseof wirelesscommunicationtechnologies andphotoelectronic technologies.The coursewill adoptteaching methodsof basictheory explanation,application exampleanalysis andclassroom discussion,the purposeis togivefull playto theinitiative ofstudents inlearning thecourse,so thatthey canunderstandthe theorywell andmaster methodsof solvingrelated problems.

二、课程目标及对毕业要求观测点的支撑序号课程目标支撑毕业要求观测点毕业要求目标1观测点

1.2使学生掌握基本的天线辐射原能够针对电子科学与技毕业要求

1.理和利用仿真软件对天线进行术领域的具体对象建立数学能够将数学、自然科学、工1建模、仿真和分析；模型并求解程基础、专业知识用于解决电子器件和应用电子系统方面的复杂工程问题目标2观测点

2.2培养学生解决实际问题的能力，能够运用数学、自然科针对不同的应用场合选择合适学和电子科学技术专业知识毕业要求

2.的天线类型对分解的电子器件和应用电能够应用数学、自然科学和2子系统复杂工程问题进行分电子科学技术的基本原理，并通析和表达过查阅文献和借助仿真软件等手段，对电子器件和应用电子系统方面的复杂工程问题进行识别、表达和分析，以获取有效结论

三、课程教学内容及学时分配章学支撑课程教学内容教学与评价方式节时学生学习的预期成果目标第4绪论/基本定理与基本辐射元

1.掌握麦克斯韦方

1.基本概念讲解；目标1重点程组及天线辐射的基

2.课堂讨论麦克斯韦方程组；本概念；1天线辐射有哪些基本天线辐射基本概念；

2.掌握对偶原理与量？电流元与短振子等效原理及方向图的2边界条件有哪些？难点测量3天线如何测量？方向图、辐射电阻、天线的基本分

3.课后作业/章节小测析方法第4对称振子和天线参数了解天线的轴比测

1.以对称振子为例讲解天目标1重点量；线的性能参数；对称振子的电流分布、方向图、辐掌握对称振子的电流

2.课堂讨论射电阻；分布、场分布1什么是对称振子天天线的方向系数和增益；天线的输掌握天线的方向系数线？入阻抗与带宽和增益、输入阻2场的划分？难点抗等

（3）方向系数和增益的关辐射电阻和输入阻抗的理解和计系？算

（4）天线的阻抗和匹配效率？

3.课后作业/章节小测第4天线阵的分析与综合掌握二元边射阵及方

1.讲授阵列天线的基本原目标1重点向图乘积定理；掌握理及设计方法；目标2章方向图乘积定理、二元振；耦合振耦合振子的互阻抗；

2.课堂讨论子的互阻抗；N元线性阵掌握N元阵列的性能

（1）二元阵？方向图乘积难点定理？参数方向图乘积定理，不等振幅分布线了解稀疏阵和多元

（2）如何计算耦合振子的阵阵互阻抗？

（3）N元等幅和非等幅阵列的参数计算？

3.课后作业/章节小测第4振子天线r解分形天线的工

1.讲解多种振子天线相关目标1四重点作原理；基础理论及设计原理；早同相水平天线，八木天线，单极子掌握对称振子天线与

2.课堂讨论天线平衡器；

（1）如何设计对称振子天难点掌握八木天线的工作线和平衡器？巴伦结构，八木■宇田天线

（2）八木天线的工作原理机理；及增益的计算？掌握单极天线的工作

（3）单极天线的工作原机理理？

3.课后作业/章节小测第

61.讲解行波天线和超宽带目标1行波天线与超宽带天线重点五天线的工作原理；目标2行波天线的辐射电阻和方向系

2.课堂讨论数；了解菱形天线的结构

（1）行波天线的辐射阻抗螺旋天线；超宽带天线和工作原理；掌握行和方向系数？难点波长导线天线的远场

（2）什么是轴向和法向螺行波天线及超宽带天线的工作原和方向图；理理解螺旋天线的结构旋天线？和法向、轴向螺旋天

（3）超宽带天线有哪些种线的工作原理；类？掌握超宽带天线的工

3.课后作业/章节小测作原理第六6缝隙天线和微带天线掌握平面缝隙天线和

1.讲解平面缝隙天线、波目标1章重点波导缝隙天线的工作导缝隙天线、微带贴片天线目标2平面缝隙天线；波导缝隙天线；微机理；的工作原理，并介绍一些典带贴片天线及微带阵列天线难掌握微带贴片天线的型应用例点模式分析方法及微带

2.课堂讨论贴片天线的传输线模型、腔体模型阵列天线的设计；

（1）平面缝隙天线的工作等原理和波导缝隙天线有哪些不同？了解一些典型工程应

（2）什么是微带天线？用例子和结论

（3）如何设计微带阵列天线？

3.课后作业/章节小测第七4口径天线与喇叭天线、反射面天线掌握口径天线的工

1.讲解口径天线和反射面章与透镜天线作机理；天线的工作原理，并介绍一些典型应用例重点理解口径天线的电流

2.课堂讨论口径天线的结构及外场的计算；分布和场区的求

（1）如何改变口径天线的抛物面天线的远场特性解；电流分布？难点了解透镜天线

（2）如何计算口径天线的口径天线辐射场的计算远场？

3.课后作业/章节小测32合1卜

四、课程考核评价依据及成绩比例（%）课程目标（支撑毕业要求观测成绩比序号考核内容章节小测作业/报点）例（%）考试验告目标1:（）使学生理解各类天线的性能参1是否能够系统掌数和特点，能对各种天线进行握经典电磁场的基础理1建模并求解；（支撑观测点

1.2）论知识5155070

（2）能否运用经典电磁场理论分析和求解天线以及电磁波传输问题能否对电子器件和应用目标2电子系统中涉及到的天2培养学生对电子器件和应用电552030线问题进表达、分析和求子系统中涉及的电磁问题进行解分析的能力（支撑观测点

2.2）合计102070100注各类考核评价的具体评分标准见《附录各类考核评分标准表》

五、教材及参考资料

1.教材《天线理论与技术》，钟顺时编，北京电子工业出版社，2015,第2版

2.主要参考书

[1]Constantine A.Balanis编著，《Antenna theoryanalysis anddesign》（第3版），Wiley出版社，2005年出版

[2]John D.Kraus,Ronald J.Marhefka编著，章文勋译，《天线》（第三版），电子工业出版社，2015年出版六教学条件多媒体教室附录课程考核评分标准课程考试评分标准评分标准教学目标要求权重（%）90-10080-8960-790-59目标1:较好掌握天线基基本掌握天线还没系统掌握使学生掌握各类天线的性正确理解电磁本的理论知识及基本的理论知天线基本的理能参数和特点，能对各种现象，完全掌握其应用领域，在识及其应用领论知识，在考天线进行建模并求解经典电磁场与考核中能正确解域，在考核中能核中一半以上电磁波的理论答大部分的基础正确解答一半基础理论题不70知识，完全掌握理论题以上基础理论会解答各类天线性能问题参数及电波传播问题目标2还没掌握天线培养学生对电子器件和应理论与设计问用电子系统中涉及的电磁掌握天线理论基本掌握天线题的解决方问题进行分析的能力与设计问题的较好掌握天线理理论与设计问法，或还不会解决方法，并在论与设计问题的题的解决方法，将其应用于电30考核中能正确解决方法，在考在考核中能解子工程问题解答所有电子核中能解答大部答一半以上电器件和电子系分电子器件和电子器件和电子统中涉及到的子系统中涉及系统中涉及到相关问题到的相关问题的相关问题O作业评分标准表80——100分60——79分40——59分0——39分目标1目标2得分得分作业完成进按时完成按时完成延时完成补交度（权重）

0.3基本概念掌80%以上概念60%以上概念40%以上概念40%以下概念握（权重清晰清晰清晰清晰）

0.4正确性（权能解决80%以能够解决60%能够解决40%不能解决教师重上的问题以上的主要问题以上的主要问题布置的问题）

0.3总分（两部分满分的总和为100分）。