课程名称：电磁场与微波技术
课程代码：0910
第一部分课程性质与目标
一、课程性质与特点
《电磁场与微波技术》是高等教育自学考试通信工程专业的一门专业基础课，是在完成高等数学和高频电子线路课程的学习后开设的必修课程之一，本课程在整个课程体系中是后续众多通信专业课的生长点和发展的基础。
本课程重点论述了工程电磁场的基本理论和技术，内容涵盖了电场、磁场、时变场、电磁波、传输线、波导和天线等。通过学习可以使考生较全面的了解电磁场及微波领域的基本理论和基本内容，为今后学习和工作打下坚实的基础。
二、课程目标与基本要求
本课程的目标是使学生通过本课程的学习和辅导考试，进行有关工程电磁场基础理论和技术方面的培养和训练，使学生对电磁场、微波和天线领域有相当程度的了解，为今后学习和工作创造一个知识面宽广的环境。
课程基本要求如下：
1、熟悉工程电磁场中数学分析方法。
2、掌握静电场中电场、电位和电能的计算，了解静电场基本性质。
3、掌握恒定磁场中磁场和磁能的计算，了解引入矢量磁位的必要性并熟悉恒定磁场的基本性质。
4、掌握时变场中法拉第电磁感应定律和麦克斯韦关于位移电流的概念。
5、熟悉麦克斯韦方程组数学表达式及其物理意义。
6、熟悉电磁场中的边界条件及其应用。
7、掌握坡印廷矢量概念。
8、学习电磁波在两种不同介质界面上的垂直入射和斜入射，掌握有关公式。
9、学习传输线基本理论，掌握分布参数、特性阻抗、输入阻抗、反射系数、电压驻波比基本概念及相关表达式，熟悉传输线阻抗匹配的意义和应用。
10、学习波导中波型（TE模和TM模）的概念，了解矩形波导中模的截止频率和主摸传输的概念。
11、学习天线有关知识，了解天线的基本参数。
三、与本专业其他课程的关系
本课程在通信工程专业的教学计划中被列为专业基础课，安排在学完高频电子线路之后和通信专业课之前时间内开设。本课程的学习是后续通信专业课程（如移动通信、通信技术等）的基础。
第二部分考核内容与考核目标
第一章矢量分析
一、学习目的与要求
通过本章学习，熟悉矢量分析中矢量符号表示法，矢量加减运算、两矢量点积和叉积运算规则，三种坐标系（笛卡尔、圆柱和球坐标）表示方法和相互间的转换。
二、考核知识点与考核目标
（一）矢量表示方法，两矢量点积和叉积运算规则（重点）
识记：矢量是一个有方向和大小的物理量，熟悉矢量在正式出版书中和手写时不同表示方法，并了解单位矢量含义。
两矢量点积和叉积运算规则。
理解：两矢量点积后为一个标量；两矢量叉积后仍为一个矢量。
（二）三种坐标系中空间某点的表示方法及其相互转换（次重点）
识记：空间某点在笛卡尔坐标系、圆柱坐标系和球坐标系中的表示法。
理解：每种坐标系中三个坐标变量的含义以及三种坐标系中，坐标变量之间的相互转换。
应用：三种坐标系中微分线元、微分面元和微分体元的具体表达式；会进行矢量的加减、点积和叉积运算。
第二章库仑力和电场强度
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握库仑力和电场强度的概念，并会计算电荷离散和连续分布情况下的电场强度。
二、考核知识点与考核目标
（一）库仑定律和电场强度（重点）
识记：库仑定律描写的是真空中两点电荷之间的相互作用力，熟悉式中各物理量的单位，掌握电场强度基本概念。
理解：库仑力和电场强度都是矢量，计算时，应用矢量合成法则。
应用：会计算多个点电荷在某处产生的电场强度。
（二）电荷分布（次重点）
识记：体电荷、线电荷、面电荷的概念。
理解：上述三种电荷分布情况下，求解电场的积分表达式，注意是矢量积分形式。
应用：会计算电荷在无限长直线上线分布和无限大平面上面分布情况下，利用电场积分表达式求得电场强度的大小和方向（有时可结合线性叠加原理解题）。
第三章 电通量和高斯定理
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握电通量和电通量密度的概念，熟悉高斯定理的数学表达式和含义，并在电荷分布对称性情况下，会运用高斯定理求得电场强度。 二、考核知识点与考核目标 （一）电通量和电通量密度（重点）
识记：电通量和电通量密度的定义。 理解：电通量是标量，电通量密度是矢量。 应用：电通量计算。 （二）高斯定理（重点）
识记：高斯定理的数学表达式和含义。
理解：高斯定理反映静电场是有源场，即电荷是产生电通量的源。
应用：在电荷具有对称分布（轴对称或球对称）情况下，通过选取特殊高斯面，可应用高斯定理直
接求得电通量密度D 和电场强度E
。
（三）电通量密度和电场强度之间的关系（次重点）
识记：在各向同性介质中，E D
ε=。
理解：由电荷形态产生的电通量密度D
不是介电常数ε的函数，而电场E 是ε的函数。 应用：在涉及多种电介质的问题中，根据E D
ε=，可由D 方便的求得E 。
第四章 散度和散度定理
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握散度的概念，并运用散度定理求得D
的散度。
二、考核知识点与考核目标 （一）散度（重点）
识记：散度的定义。
理解：散度是描述矢量场性质的一个重要側面，一个矢量的散度，其结果是一个标量，只有矢量才
有散度可言。
（二）D
的散度（重点）
识记：ρ==??D div D
理解：D
的散度描述的是空间某处单位体积中的电通量与该处电荷密度之间的关系，若该处
0≠ρ，则0≠=??ρD
；若该处0=ρ，则0=??D 。
应用：已知D
的分布，运用上面公式，可求得ρ的分布。
（三）三种坐标系下，某一矢量散度的表达式（次重点）
识记：笛卡尔坐标系中散度表达式：z
A y A x A A div A z
y x ??+
??+??==?? 理解：矢量A 的散度表达式中，x A 、y A 、z A 分别为矢量A
在笛卡尔坐标系中在三个直角坐标轴
上投影的分量，即z z y y x x a A a A a A A
++=。
矢量的散度在另两种坐标系（圆柱和球坐标）下的表达式不用记，若用到，可查书；考试时
用到，直接给出公式。
（四）散度定理（重点）
识记：散度定理的数学表达式。
理解：将某一矢量对闭合曲面的面积分转化为对该闭合曲面所包围体积的体积分形式，在本课程中
经常用到散度定理。
应用：运用散度定理，可通过高斯定理直接推得D
的散度，另外在已知ρ的情况下，通过散度定理
可直接求得D
的通量。
第五章 静电场中的功、能和位
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握静电场的保守性，电位和梯度的概念，电场强度与电位之间的关系，并会计算电位、电位差、电场和电场能量。 二、考核知识点与考核目标 （一）静电场的保守性（重点）
识记：静电场保守性含义。
理解：静电场与力学中的重力场相似，均为保守场，这是静电场的又一重要性质。 （二）电位（重点）
识记：两点间的电位、点电荷的电位及分布电荷的电位计算公式。
理解：由于电场E
是保守场，所以能在静电场中引入电位概念；取不同的电位参考点，电位值可相
差一个常数；当电荷分布在有限区域内时，一般参考电位可选取无穷远处作为零电位；但当电荷分布在无限长直线上或无限大平面上时，一般参考电位只能选有限处某点为零电位。 应用：当电荷分布已知时，结合求电位公式，可得到电位函数。 （三）梯度（重点）
识记：梯度的概念，在笛卡尔坐标下某一标量函数梯度的表达式。 理解：标量函数才有梯度运算，梯度的结果为一个矢量。 应用：电场强度与电位之间的关系：V E -?=
当已知电荷分布时，先求电位，再应用V E -?=
得到电场。
（四）静电场能量（次重点）
识记：静电场能量两种计算公式（静电场能量看成储存在带电体上或储存于整个电场空间） 理解：静电场能量是由于外界电源对带电体充电荷时做的功转化而来的。
应用：会利用计算电场能量公式，求出较简单带电体产生的电能。
第六章 安培定律与磁场
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握稳恒电流产生磁场的性质，熟悉安培定律的内容，旋度的基本概念，磁场强度和电流密度的关系、引入矢量磁位的必要性，以及磁通密度与矢量磁位的关系，了解斯托克斯定理。 二、考核知识点与考核目标 （一）安培定律（重点）
识记：安培定律数学表达式和含义。
理解：当电流分布具有一定对称性时，可利用安培定律直接求得磁场强度。 应用：利用安培定律，可求出轴对称载流导体周围的磁场强度。 （二）旋度（次重点）
识记：旋度定义，某一矢量的旋度在笛卡尔坐标下表达式。
理解：散度和旋度是研究某一矢量场的两个方面，若某一矢量场的旋度处处为零，则说明该矢量场
为无旋场；若一矢量场的旋度不为零，则说明该矢量场为有旋场。
应用：因0=??E ，静电场为无旋场；因J H
=??，恒定磁场为有旋场。
（三）恒定磁场性质（重点）
识记：因J H =??，0=??B
，所以恒定磁场是有旋无源场。
理解：在恒定磁场中，电流是以旋度方式激发磁场的。
应用：因0=??B
，恒定磁场为无源场，所以在磁场中可引入矢量磁位A 的概念，B 与A 关系为：
A B
??=。
（四）斯托克斯定理（次重点）
识记：斯托克斯定理的数学表达式和含义。
理解：将矢量对闭合回路积分转化为面积分形式，经常用到。
应用：由斯托克斯定理和静电场的保守性，可推得0=??E
，即静电场为无旋场。
第七章 位移电流和感应电动势
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握位移电流的概念和含义，熟悉法拉第电磁感应定律和楞次定律，并会计算简单回路中感应电动势。 二、考核知识点与考核目标 （一）位移电流（重点）
识记：位移电流数学表达式。
理解：麦克斯韦引入位移电流的概念实质反映了变化电场亦可产生一种称为位移电流的电流，这种
位移电流与一般导体中真实传导电流不同，它是一种假想电流。 应用：计算电容器外加交变电压后，电容器内部的位移电流。 （二）法拉第定律和楞次定律（次重点）
识记：法拉第定律和楞次定律的数学表达式和含义。
理解：法拉第定律和楞次定律实质上反映变化的磁场可以产生电场这一事实，揭示交变场中电场与
磁场的相互联系。
应用：利用法拉第定律计算简单回路中感应电动势。 （三）在恒定磁场中运动的导体（一般）
识记：当运动导体在恒定磁场中切割磁力线时，在导体回路中产生感应电动势的表达式。 理解：运动导体切割磁力线时，由于回路磁通量变化，会产生感应电动势，因此，计算回路感应电
动势时，要考虑两个因素，即由于磁场变化和导体运动这两方面产生的感应电动势之和。
应用：会计算磁场中导体回路运动时，产生的感应电动势。
第八章 麦克斯韦方程组和边界条件
一、 学习目的与要求
通过本章的学习，掌握麦克斯韦方程组的数学表达式及其含义，熟悉在两种电介质分界面两侧场量（E 、D 、H 和B
）须满足的边界条件。 二、 考核知识点与考核目标 （一）麦克斯韦方程组（重点）
识记：麦克斯韦方程组数学表达式及其含义。
理解：麦克斯韦方程组揭示了时变场情况下，电场与磁场是相互依赖相互转化的不可分割的统一整
体。
应用：已知时变场中的E （或H ）的表达式，利用麦克斯韦方程组点形式，可求得另一场量H
（或
E ）。
（二）边界条件（重点）
识记：熟记在两种不同介质分界面两侧场量（E 、D 、H 和B
）满足的关系式，即边界条件。
理解：边界条件在研究多层介质中电磁波传播时，是非常有用的。
应用：在第九章电磁波垂直入射（包括斜入射）到两种不同介质分界面时，边界条件有着重要应用。
第九章 电磁波
一、 学习目的与要求
通过本章的学习，掌握弱导电介质、理想介质和良导体中波动方程的解，体会透入深度的含义，了解电磁波垂直入射（包括斜入射）到两种不同介质分界面时的传播规律，垂直极化波和水平极化波以及驻波的概念，坡印廷矢量数学表达式及其含义。 二、 考核知识点与考核目标 （一）波动方程及其解（次重点）
识记：波动方程数学形式，笛卡尔坐标系中一维波动方程的解及其物理意义。 理解：在无限大介质中，一维波动方程的解表明是两个反方向传播的电磁波。
（二）电磁波在三种无限大介质中（弱导电介质、理想介质和良导体）波动方程的解（次重点）
识记：电磁波在上述三种介质中传播时的异同点，各自本征阻抗的表达式。
理解：理想介质是无损耗的介质，所以电磁波传播时，幅度保持不变，E 和H
同相；而弱导电介
质和良导体均有损耗，所以电磁波传播时，幅度随传播距离增大而衰减，且E 和H
不同相，
在良导体情况下，H 的相位比E 的相位滞后0
45。
（三）透入深度（一般）
识记：透入深度表达式及含义。
理解：由透入深度表达式可知，频率越高，透入深度越小，说明频率越高的电磁波透入到导体的深
度越小。
（四）电磁波垂直入射时的分界面条件（次重点）
识记：本征阻抗表达式的比值（i r E E 00、i t E E 00、i r H H 00和i t
H H 00
用本征阻抗表示的比值）。
理解：i r E E 0
0和i t
E E 00
分别为电场在分界面上的反射系数和透射系数。
应用：已知两种不同介质的情况，求出分界面上本征阻抗比值或反射波、透射波幅值（入射波i
E 0已
知）。
（五）斜入射和斯涅尔定律（次重点）
识记：斜入射的概念、斯涅尔定律、临界角的表达式及含义。
理解：当波由光密介质传播到光疏介质（ε1>ε2）中，当入射角等于或大于临界角时，波不会透射
到第二种介质中，而是沿介质的分界面传播，这就是“全反射”，它是实现表面波传输的基础。光纤就是一个例子。
应用：已知两种不同的介质，计算反射角，透射角和入射角。 （六）垂直极化波、水平极化波和驻波（一般）
识记：何谓垂直极化波和水平极化波，驻波如何形成的。
理解：水平极化波时，存在一个布儒斯特角，当入射角等于该角时，反射波中不存在水平极化波；
驻波是由于波垂直入射到理想介质和理想导体的交界面时，反射波和入射波叠加形成的，电场在空间呈现波腹和波节的交替。 应用：已知两种不同介质，计算布儒斯特角。
（七）坡印廷矢量（重点）
识记：坡印廷矢量表达式及含义。
理解：坡印廷矢量代表电磁波能流方向，它提供了确定波的传播方向或者已知波的传播方向确定场
的方向的方法。
应用：应用坡印廷矢量确定入射波、反射波和透射波方向；已知电场和磁场，确定坡印廷矢量或已
知坡印廷矢量确定某一场量。
第十章 传输线
一、 学习目的与要求
通过本章的学习掌握均匀传输线模型以及传输线上电压波和电流波的解。建立传输线特性阻抗Z 0、反射系数Γ(x)、边界反射系数ΓR ，阻抗Z （x ）以及驻波比VSWR 等参数，简要介绍史密斯图使用方法，最后介绍一下传输线中阻抗匹配概念及其应用。 二、 考核知识点与考核目标
（一）均匀传输线模型以及传输线上电压波和电流波的解（一般）
识记：传输线上增量模型、传输线方程及电压波和电流波的解。
理解：传输线方程是指传输线上电压和电流沿线变化（俗称电压波和电流波）所满足的方程，其解
无论是电压波或者是电流波均为入射波和反射波两项的叠加。
（二）描述传输线特性的参数（重点）
识记：特性阻抗Z 0、反射系数Γ(x)、边界反射系数ΓR 、某处阻抗Z(x)以及驻波比VSWR 表达式以
及参量之间的相互转化。
理解: 参量间相互转换指采用Γ(x)表示Z(x)的表达式或反过来用Z(x)来表示Γ(x)的表达式，其
他依此类推。
应用：已知传输线的终端负载Z R 和特性阻抗Z 0,求传输线某处的阻抗Z(x)、反射系数Γ(x)以及传
输线的驻波比VSWR 。
（三）史密斯图（一般）
识记：史密斯图上各组数据和符号、箭头方向以及曲线图形的含义。
理解：熟悉如何使用史密斯图来表示传输线上某处的归一化阻抗(r+jx)，反射系数Γ(x)、驻波比
VSWR 等参数以及史密斯图上圆心、10
0∠、1π∠处所表示的传输线状态，还有图上箭头顺时针或逆时针转动的含义。
应用：已知传输线的特性阻抗Z 0和终端阻抗Z R ，如何使用史密斯图求得传输线参数（如Γ(x)、Z(x)、
VSWR 等）。
（四）阻抗匹配及其应用（次重点）
识记：何谓阻抗匹配，阻抗匹配常用的两种形式。
理解：当传输线特性阻抗与终端负载阻抗不等时)(0Z Z R ≠，传输线传到负载的一部分功率就会反
射回来，人们往往希望反射功率越小越好。为了使传输线工作于行波状态，人们就在Z R 和传输线之间，人为地加了一段消除反射的单短截线或双短截线，使在该外加段输入端阻抗Z(x)
等于传输线的特性阻抗Z0，达到传输线上无反射的目的，从而实现阻抗匹配。
应用：用史密斯图完成单短截线匹配和双短截线匹配的工作过程。
第十一章波导
一、学习目的与要求
通过本章的学习，了解微波传输线（即波导）的结构、传输波型TE模和TM模、波阻抗ηTE、ηTM以及模的截止频率f C和矩形波导中主模TE10的场结构与传输功率。
二、考核知识点与考核目标
（一）波导（特别是矩形波导）传输波型（或模）以及对应的传输参数表达式（重点）识记：何谓TE模、TM模，它们与TEM模有何不同，熟记矩形波导的ηTE、ηTM和f C的表达式，工作波长及波导波长λmn之间关系以及TE mn或TM mn波的相速U mn表达式。
理解：波导不同于双导体传输线，在波导中不允许传输TEM波，只能传输TE或TM波型，由于波导中存在模的截止频率f cmn，所以波导中传输频率必须大于f cmn；若不满足f > f cmn，则对应的
该模式TE mn或TM mn就不能在波导中传输。
应用：已知矩形波导尺寸，求解当传输某一确定频率时，波导中能传输的波型以及ηTE（ηTM）、相速U mn以及波导波长λmn等。
（二）矩形波导中主模TE10的场结构和传输参数（次重点）
识记：何谓主模，矩形波导中TE10波场结构特点及传输参数表达式。
理解：人们希望矩形波导中工作模式简单为好，所以仅允许TE10模单独传输，为此，熟悉TE10模场结构及传输参数表达式尤为重要，TE10模传输参数指TE10模传输时它的η10、U10、λ10和P10
的表达式。
第十二章天线
一、学习目的及要求
通过本章的学习，了解天线的基本参数以及接受天线和阵列天线特性。
二、考核知识点与考核目标
（一）天线的基本参数（次重点）
识记：辐射电阻R rad、方向图函数F(θ,?)、辐射强度U(θ,?)、天线的方向增益D(θ,?)、天线的辐射效率εrad和功率增益G(θ,?)。
理解：天线基本参数是衡量一付天线性能好坏的技术性指标。
应用：电偶极子的R rad和D(θ,?)。
（二）接收天线和阵列天线特性（一般）
识记：接收天线的几个重要参数表达式，阵列天线的方向图乘积原理。
理解：阵列方向图乘积原理指阵列方向图函数等于各个天线的方向图函数与阵因子f(x)的乘积。
第三部分有关说明与实施要求
一、考核目标的能力层次表述
本大纲在考核目标中按着“识记”、“理解”、“应用”等三个能力层次规定考生应达到的能力层次要求，各能力层次为递进关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义为：
识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述。
理解：在了解的基础上，能全面的把握基本概念、基本原理、基本方法与技能，并把握上述内容的区别与联系。
应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法与技能，分析解决有关的理论和实际问题，并能够运用多个知识点进行综合分析，解决问题。
二、指定教材：
《工程电磁场基础》，[美]J.A.埃德米尼斯特尔著；雷银照、吴静等译，
北京：科学出版社，2002年1月，第一版。
三、自学方法指导
1、在开始学习指定教材每一章之前，应先阅读大纲中有关这一章考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，使阅读教材有的放矢。
2、阅读教材时，要仔细阅读逐句推敲，深刻理解基本概念、基本理论，牢固把握基本方法与技能。
3、自学过程中坚持做好读书笔记，做到有归纳、有总结、有理解。自学过程中除了勤于思考外，还要勤于提问，勤于请教，勿死记硬背，生搬硬套，急于求成。要注意所学内容纵向和横向的联系。
四、对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的目标总要求和各章掌握的知识点。
2、应熟知各知识点要求达到的能力层次，并深刻体会与理解各知识点的考核目标。
3、辅导时应注意指导考生加强本学科研究方法的训练，加强考生自学能力、观察和思维理解能力、分析解决问题能力及创新意识的培养。
4、辅导时应以考试大纲为准，指定教材为基础，避免随意超纲。
5、辅导时应协助考生理解知识点的能力层次，不可将试题难易与能力层次直接挂钩。
6、辅导时应突出重点，对学生要启发引导，不可让学生死记硬背。
7、辅导时应要求学生刻苦学习，钻研教材，独立思考，勤于提问。
8、助学学时：本课程共4学分，理论课4学分。课时分配如下：
五、关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的考核内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点，试题内
容不超纲。
2、试卷中试题比例一般为识记占20%、理解占35%、应用占45%。
3、反映不同难易度的试题分数比例一般为易占20%、较易占30%、较难占30%、难占20%。
4、每份试卷中各类考核点所占比例约为重点65%、次重点25%、一般10%。
5、试卷类型一般为：填空、名词解释、单项选择、判断题、简答题、计算题等。
6、考试采用闭卷考试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分及格。
三、题型示例
（一）填空
单位矢量的绝对值是___，在矢量A
方向上的单位矢量可表示为___。
（二）名词解释 电场强度
矢量场A
的散度定义 （三）单选题 静电场是（ ）
A ．无旋场
B ．非保守场
C ．无散度场
D ．有散度有旋度场 （四）判断题，正确的在括号内打“√”，否则打“×” 电位相等处，电场也相等（ ） （五）简答题
反射定律和折射定律 （六）计算题
已知电场)/(42m v a y a x E y x
-=
求：沿下列路径移动电量为＋2C 的电荷所做的功：
（a ） 从点（2，0，0）到点（0，0，0），然后从点（0，0，0）到点（0，2，0）； （b ） 沿连接两点的直线路径从点（2，0，0）到点（0，2，0）。
电子信息工程专业电磁场与微波技术改革与实践 电磁场与微波技术是我校电子信息工程专业主要专业基础课之一，随着通信技术的飞速发展，载波的频率不断提高，其基本理论、基本概念及分析方法在现代飞机通信系统、导航系统和雷达系统的应用越来越广泛。 2008年以来，为了适应宽口径人才培养的需要，这门课程的学时进行了大幅压缩，但工程教育改革和航空维修技术的发展对学生的知识和能力要求却不断提高。因此迫切需要对原电磁场与微波技术教学内容、教学方法和教学手段进行改革和建设，以有效解决学时压缩与知识、能力和素质培养之间的矛盾。 一、以需求为导向顶层设计一体化课程内容，优化知识结构 2008年以来，课程由原来的80学时减少到54学时。为解决知识面宽、学时少的问题，结合专业培养目标和航空电子系统专业课程需求进行顶层设计，明确课程在培养目标中的地位和要求，在此基础上，将课程涉及到的矢量分析与场论、电磁场与电磁波、微波技术基础、天线与电波等多门课程的教学内容结合前修课程普通物理、高等数学和后续课程雷达原理、通信系统、导航系统等课程内容进行一体化设计，整合教学内容，优化知识结构。加强课程内部及与相关课程教学内容的有机联系，使其相互支持。整合后的内容主要包括五大部分[1-2]。 1.电磁场理论的数学基础部分矢量分析与场论 主要讲授矢量的散度、旋度和标量的梯度等概念及运算。删除了与高等数学重复的推导和分析过程，重点讲授这些运算的物理概念及其在电磁场理论中的应用。实现了高等数学与矢量分析与场论的平滑过渡，也为学习电磁场理论奠定了基础。 2.电磁场理论基础 传统讲授方法是静电场、恒定电场、恒定磁场、时变电磁场、这样需要的学时较多。 对于航空电子系统，时变电磁场比静电场、恒定电场和恒定磁场更加重要。考虑到学生在大学物理中已有电磁学的基础，因此本章主要是在介绍电磁场中的基本场矢量，积分形式的麦克斯韦方程组的基础上，结合矢量分析重点阐述微分形式麦克斯韦方程组的各种场之间的共性和个性，重点分析理想介质中均匀平面波的传播特性、电磁波的极化、均匀平面波在理想介质中的传播和在不同媒质分界面上的垂直入射与斜入射，实现普通物理与电磁场理论基础内容的无缝对接。 3.微波技术基础 该部分是这门课程的核心内容，也是学习主要后续专业课程飞机通信系统、无电导航系统、雷达原理与系统的基础。讲授的内容主要包括传输线的分布参数、传输线的工作状态、圆图及其应用、阻抗匹配、矩形波导、微带线、微波网络和微波元件等内容。 该部分的内容克服了我国传统教材重理论轻应用的问题，大量实例结合机载电子系统和实际工程应用，从系统应用角度设计教学内容。 4.天线与电波传播 该部分内容是新增内容，在讲授天线和电波基本理论的基础上，将机载电子系统的相关知识融入教学中，如机载电子系统的各种天线的结构和辐射特性，各个系统的电波传播特性等，以便于后续专业课程的学习。 5.电磁场与微波实验 为加强对微波系统的认识，提高微波测试能力，开设了微波实验课程，实验项目主要有：微波系统的认识和调整，微波阻抗的测量与调配，电压驻波比测量，微波网络参量测量，定向耦合器的技术指标测量、电磁波的反射与折射等内容。尽管学时由原来的8学时压缩到6学时，但通过合理安排实验项目，实验项目却比原来增加了电磁场部分实验（电磁波的反射、折射），以及根据实验原理自主设计实验步骤的实验（定向耦合器性能指标的测量）。
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：电磁场与微波技术基础课程代码：0910 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 电磁场与微波技术基础是高等教育自学考试通信工程专业的一门专业基础课，是在完成高等数学和高频电子线路课程的学习后开设的必修课程之一，本课程在整个课程体系中是后续众多通信专业课的生长点和发展的基础。 本课程重点论述了工程电磁场的基本理论和技术，内容涵盖了电场、磁场、时变场、电磁波、传输线、波导和天线等。通过学习可以使考生较全面的了解电磁场及微波领域的基本理论和基本内容，为今后学习和工作打下坚实的基础。 二、课程目标与基本要求 本课程的目标是使学生通过本课程的学习和辅导考试，进行有关工程电磁场基础理论和技术方面的培养和训练，使学生对电磁场、微波和天线领域有相当程度的了解，为今后学习和工作创造一个知识面宽广的环境。 课程基本要求如下： 1、熟悉工程电磁场中数学分析方法。 2、掌握静电场中电场、电位和电能的计算，了解静电场基本性质。 3、掌握恒定磁场中磁场和磁能的计算，了解引入矢量磁位的必要性并熟悉恒定磁场的基本性质。 4、掌握时变场中法拉第电磁感应定律和麦克斯韦关于位移电流的概念。 5、熟悉麦克斯韦方程组数学表达式及其物理意义。 6、熟悉电磁场中的边界条件及其应用。 7、掌握坡印廷矢量概念。 8、学习电磁波在两种不同介质界面上的垂直入射和斜入射，掌握有关公式。 9、学习传输线基本理论，掌握分布参数、特性阻抗、输入阻抗、反射系数、电压驻波比基本概念及相关表达式，熟悉传输线阻抗匹配的意义和应用。 10、学习波导中波型（TE模和TM模）的概念，了解矩形波导中模的截止频率和主摸传输的概念。 11、学习天线有关知识，了解天线的基本参数。 三、与本专业其他课程的关系 本课程在通信工程专业的教学计划中被列为专业基础课，安排在学完高频电子线路之后和通信专业课之前时间内开设。本课程的学习是后续通信专业课程（如移动通信、通信技术等）的基础。 第二部分考核内容与考核目标 第一章矢量分析 一、学习目的与要求 通过本章学习，熟悉矢量分析中矢量符号表示法，矢量加减运算、两矢量点积和叉积运算规则，三种坐标系（笛卡尔、圆柱和球坐标）表示方法和相互间的转换。
实验一网络分析仪测量振子天线输入阻抗 一，实验目的 1.掌握网络分析仪矫正方法； 2.学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法； 3.研究振子天线输入阻抗随振子电径变化的情况。 二，实验步骤 1.设置仪表为频域模式的回损连接模式后，矫正网络分析仪； 2.设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗； 3.调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据； 4.更换不同电径（Φ1，Φ3，Φ9）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况。 三，实验原理 当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。这时可以采用镜像法来分析。天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。 由于使用坡印廷矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一半。当h<<λ时，可认为 R≈40(πh)2 。由于天线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一λ ?1] 倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称振子天线的一半，为W=60[ln2h a 四，实验数据 试验参数：BF=600，ΔF=25，EF=2600，n=81 1.短路时矫正，阻抗点分布：
2.开路时矫正，阻抗点分布： 3.选择电径为Φ1=1mm的天线，阻抗点分布：
由图及数据表可知其谐振点频率约为1225MHz，第二谐振点频率约为2450MHz，即第二次谐振时频率约为第一次两倍。 4.选择电径为Φ3=3mm的天线，阻抗点分布：
电磁场与微波技术专业(080904)研究生培养方案 一、培养目标 1、硕士研究生： 牢固树立爱校、爱国、爱中华民族的思想，具备坚持真理、献身科学的勇气和品质以及科学职业道德、敬业精神、团结合作精神。 具备电磁场与微波技术方面扎实的理论基础和宽厚的知识面。掌握与本专业相关的实验技能，对与本学科相邻及相关学科的知识有一定的了解。具备灵活应用所学知识分析和解决实际问题的能力。有独立从事科学研究的能力。 掌握一到二门外国语，能用英语阅读专业书籍、文献并撰写科学论文。 2、博士研究生： 牢固树立爱校、爱国、爱中华民族的思想，具备坚持真理、献身科学的勇气和品质以及科学职业道德、敬业精神、团结合作精神。 在硕士研究生培养目标所达到的要求基础之上，不仅要掌握本专业理论和实验的专业知识，还要掌握与本学科相邻及相关学科的知识，在独立从事科研工作中，具备综合、分析能力，在开展所从事研究方面的前沿研究工作中，具备创新和发展的能力。熟悉所从事研究方向的科学技术发展新动向。 掌握一至二门外语，能用英语熟练阅读专业书籍、文献，并能撰写并在国际会议上宣读科学论文。 二、学科介绍 1、电磁场与微波技术学科的主要研究方向 (1) 极高频段电磁资源的开发与利用； (2) 人工电磁材料及在无线电技术中的应用； (3) 射频、微波及光电子器件与应用。 2、师资力量和科研水平 本学科师资力量较雄厚，有中国科学院院士、“长江学者奖励计划”特聘教授和讲座教授以及教育部“新世纪优秀人才”等一批优秀学者，成为本学科的学术带头人和学术骨干。目前有教授9人、博士生导师9人、副教授和高工4人。 在科学研究方面，以电子学、物理学的基本理论方法和现代实验技术作为手段，探索新型电子材料，研究其中有关物理过程和电磁现象的基本规律，据以开发新型的微波和太赫兹电子器件和系统，并在实际中推广应用。目前，本学科不仅开展了大量国际前沿性的研究工作，取得了突出的成果，享有很高的国际声誉，同时也开展应用和工程化研究，为我国国民经济和国防现代化做出了重要贡献。 3、近期承担科研项目和重大课题 本学科承担了大量国家973计划、国家863计划、国家自然科学基金等重大科技计划项目，以及省、部级科研项目和横向合作的研发项目，产生了较大的社会效益和经济效益。 近期主要科研项目和重大课题有： 科技部973项目子课题：太赫兹辐射的高灵敏检测技术基础研究； 科技部973项目子课题：超导结型器件的物理、工艺及应用基础研究； 科技部973项目子课题：磁性复合材料以及光子共振介质中负折射特性研究; 国家重大科学研究计划：超导单光子探测器原理及制备研究； 国家重大科学研究计划：固体微结构的量子效应、调控及其应用研究； 科技部863课题：新型遥感器技术/THz频段高灵敏度超导探测/接收系统；
电磁场与微波技术 080904 （一级学科：电子科学与技术） 本学科是电子科学与技术一级学科下属的二级学科，是1990年由国务院学位办批准的博士学位授予点，同时承担接收博士后研究人员的任务，2003年被批准为国防科工委委级重点学科点。本学科专业内容涉及电磁场理论、微波毫米波技术及其应用，主要领域包括电磁波的产生、传播、辐射、散射的理论和技术，微波和毫米波电路系统的理论、分析、仿真、设计及应用，以及环境电磁学、光电子学、电磁兼容等交叉学科内容。多年来在多种军事和国民经济应用的推动下，本学科在天线理论与技术、电磁散射与逆散射、电磁隐身技术、微波毫米波理论与技术、光电子技术、电磁兼容、计算电磁学与电磁仿真技术、微波毫米波系统工程与集成应用等方面的研究形成了鲜明的特色，取得了显著成果。其主要研究方向有： 1.计算电磁学及其应用：设计、研究、开发高精度、高效率电磁计算算法；研究高效精确电磁计算算法在目标特性、微波成像及遥感、电磁环境预测、天线分析和设计等方面的应用。 2.微波/毫米波电路设计理论与技术：研究有源元器件与电路模型、与微电子、微机械工艺相关的材料器件等模型的建立及参数提取；研究低相噪频率源技术，微波/毫米波单片集成电路设计，基于微机械（MEMS）的微波/毫米波开关、移相器和滤波器设计。 3.电磁波与物质的相互作用：研究电磁散射和逆散射算法，军事装备目标特性测试技术，隐身目标测试技术，目标散射中心三维成像技术；研究轻质、宽频、自适应智能隐身材料。 4.微波/毫米波系统理论与集成应用技术：设计、研究、开发特殊环境下的微波/毫米波系统；研究微波/毫米波测试技术；研究天线设计理论与技术。 一、培养目标 掌握坚实的电磁场与微波技术以及相应学科的基础理论，具有系统的专门知识，熟练应用计算机，掌握相应的实验技术，掌握一门外国语，学风端正，具备独立从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力，能胜任科研、生产单位和高等院校的研究、开发、教学或管理等工作。 二、课程设置
电磁场与微波技术(第2版)黄玉兰-习题答案 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
第一章 证： 941(6)(6)50=0 A B A B A B A B =?+?-+-?=∴?∴和相互垂直和相互平行 （1） 2 222 0.5 0.50.5 2222 0.5 0.5 0.5 2272(2)(2272)1 24 s Ax Ay Az A divA x y z x x y x y z Ads Ad dz dy x x y x y z dz ττ---????==++ ???=++=?=++=??? ??由高斯散度定理有
（1） 因为闭合路径在xoy 平面内， 故有： 222()()8(2) (22)()2()8 x y z x y x z x s A dl e x e x e y z e dx e dy xdx x dy A dl S XOY A ds e yz e x e dxdy xdxdy A ds → →→ → ?=+++=+∴?=??=+=??=∴??因为在面内， 所以，定理成立。 (1) 由梯度公式 (2,1,3) |410410x y z x y z x y z u u u u e e e x y z e e e e e e ????=++???=++=++1 方向：（） （2） 最小值为0， 与梯度垂直
证明 00u A ???=??= 书上p10 第二章 3343 sin 3sin 4q a V e wr qwr J V e a ρρ ρπθ θ ρπ= ==?=
信息与通信工程学院 电磁场与微波实验天线部分报告 XXX班 XXXX 学号：XXXXX 实验二 网络分析仪测试八木天线方向图 一、实验目的： 1.掌握网络分析仪辅助测试方法 2.学习测量八木天线方向图方法 3.研究在不同频率下的八木天线方向图特性 二、实验步骤: （1）调整分析仪到轨迹（方向图）模式 （2）调整云台起点位置270° （3）寻找归一化点（最大值点） （4）旋转云台一周并读取图形参数 （5）坐标变换、变换频率（F=600MHz、900MHZ、1200MHZ），分析八木天线方向图三、实验原理 实验中用的是七单元八木天线，包括一个有源振子，一个反射器，五个引向器（在此图中再加2个引向器即可） 八木天线原理图
引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90°；引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号叠加，得到加强。反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后90°，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180°，起到了抵消作用，一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。发射状态作用过程亦然。 3.实验步骤 四、实验测量图 不同频率下的测量图如下： 600MHz: 最大增益方向：73度，幅度：1 3dB点：55度，幅度：0.715 3dB点：97度，幅度：0.703 主瓣宽度： 97-55=42度
论文题目：无形科学-电磁场与微波 技术 姓名：陈超 专业：电子科学与技术 指导教师：葛幸 申报日期：2012.10.23
摘要 电子和信息领域内所有重大技术进展几乎都离不开电磁场与微波技术的突破。在通信、雷达、激光和光纤、遥感、卫星、微电子、高能技术、生物和医疗等高新技术领域中，电磁场与微波技术都起着关键的作用，它的应用领域蕴含在国民经济、国防建设和人民生活的各个方面。同时，电磁场和微波技术也随着当代物理、数学、技术学科的不断进步而得到日新月异的发展。 关键字：电磁场，微波技术，应用
无形的科学—— 电磁场与微波技术 目录 1.前言 (2) 2.研究方向 (2) 3.基本理论与分析方法 (3) 3.1 电磁场理论 (3) 3.1.1矢量分析 (3) 3.1.2静电场 (3) 3.1.3恒定电场 (4) 3.1.4静磁场 (4) 3.1.5时变电磁场 (5) 3.2 微波技术理论 (7) 3.2.1传输线理论 (7) 3.2.2集成传输系统 (9) 3.2.3微波谐凯腔 (9) 3.2.4微波网络基础 (9) 3.2.5微波无源元件 (11) 4.发展前景 (12)
1. 前言 电子和信息领域内所有重大技术进展几乎都离不开电磁场与微波技术的突破。在通信、雷达、激光和光纤、遥感、卫星、微电子、高能技术、生物和医疗等高新技术领域中，电磁场与微波技术都起着关键的作用，它的应用领域蕴含在国民经济、国防建设和人民生活的各个方面。同时，电磁场和微波技术也随着当代物理、数学、技术学科的不断进步而得到日新月异的发展。 2. 研究方向 1.计算电磁学及其应用：设计、研究、开发高精度、高效率电磁计算算法；研究高效精确电磁计算算法在目标特性、微波成像及遥感、电磁环境预测、天线分析和设计等方面的应用。 2.微波/毫米波电路设计理论与技术：研究有源元器件与电路模型、与微电子、微机械工艺相关的材料器件等模型的建立及参数提取；研究低相噪频率源技术，微波/毫米波单片集成电路设计，基于微机械（MEMS）的微波/毫米波开关、移相器和滤波器设计。 3.电磁波与物质的相互作用：研究电磁散射和逆散射算法，军事装备目标特性测试技术，隐身目标测试技术，目标散射中心三维成像技术；研究轻质、宽频、自适应智能隐身材料。 4.微波/毫米波系统理论与集成应用技术：设计、研究、开发特殊环境下的微波/毫米波系统；研究微波/毫米波测试技术；研究天线设计理论与技术。
北邮电磁场与微波技术实验天线部分实验一最新
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信息与通信工程学院 电磁场与微波实验报告 实验题目：网络分析仪测量振子天线输入阻抗 班级：2011211106 姓名：吴淳 学号：2011210180 日期：2014年3月
实验一网络分析仪测量阵子天线 输入阻抗 一、实验目的 1. 掌握网络分析仪校正方法； 2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法； 3. 研究振子天线输入阻抗随阵子电径变化的情况。 注：重点观察谐振点与天线电径的关系。 二、实验原理 当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。这时可以采用镜像法来分析。天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。 图1 实验原理图
由于使用坡印亭矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一 半。当h<<λ时，可认为R≈40 。由于天线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称振子天线的一半，为=60[ln(2h/a)-1]。 三、实验步骤： 1. 设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪； 2. 设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗； 3. 调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据； 4. 更换不同的电径（对应1mm, 3mm, 9mm）的天线，分析两个谐振点的阻抗 变化情况； 5. 设置参数如下： BF=600MHz，△F=25MHz，EF=2600MHz，n=81. 6. 记录数据：在smith圆图上的输入阻抗曲线上，曲线的左端输入阻抗虚部 为0的点为二分之一波长谐振点，曲线的右端输入阻抗虚部为0的点为四分之一波长谐振点。记录1mm，3mm，9mm天线的半波长和四分之一波长的谐振点。 四、实验数据： 1. 直径=1mm时： 第一谐振点处频率约为（取最接近点）F=1250MHz，电阻R=41.88ohm, SWR=1.193, RL=-20.0dB。 第二谐振点处频率约为（取最接近点）F=2450MHz，电阻R=626.8ohm, SWR=12.54,
电磁场理论与微波技术复习提纲 一、总体要求 通过本课程的学习，建立起电磁场与电磁波的基本思想，掌握电磁场与微波技术的基本概念、基本原理、基本分析方法，对波导理论有比较完整的理解，了解电磁场与微波技术的最新发展和应用。 “电磁场理论与微波技术”由“电磁场与电磁波基本理论”和“微波技术基础”两部分构成。第一部分“电磁场理论”所占比例约为：55% 第二部分“微波技术基础”所占比例约为：45% “电磁场与电磁波基本理论”部分重点考查内容为： 基本概念和理论 静电场 恒定电场 麦克斯韦方程组 平面电磁波 “微波技术基础”部分考查内容为： 基本概念和理论 传输线理论 波导理论 微波网络基础 二、考试形式与试卷结构 1、试题分为选择题（20%）、填空题（20%）、名词解释题（8%）、简答题（10%）、计算题（42%）。试卷总分100分。 2、考试形式为闭卷考试 3、考试时间：120分钟 名词解释： 1、坡印廷矢量和平均坡印廷矢量 2、电位移矢量 3、主模 4、色散
5、体电荷分布、面电荷分布、线电荷分布、体电流分布、面电流分布、线电流分布 6、电偶极子 7、直线极化、左右旋圆极化、椭圆极化 8、趋肤效应 9、均匀平面波、TEM模、TE模、TM模 10、全反射和全透射 11、波导 12、基本振子和对称振子 13、简并现象 14、微波 简答题： 1、如何判断长线和短线？ 2、何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 3、何谓色散传输线？对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。 4、均匀无耗长线有几种工作状态？特点？条件是什么？ 5、说明二端口网络几种参量的物理意义？ 6、发生全反射和全透射的条件 7、分析微波网络的方法 8、写出常见的微波元件9、分析天线的方法10、写出常见的天线 11、用哪些参数可以描述天线的性能指标，并解释其中的一到两个参数。 12、通量和散度的区别 13、旋度和环流的区别14、负载匹配和电源匹配 计算题： 1、矢量分析 1.1、1. 2、1.4、1.15、1.20 2、无界空间均匀平面波2.45、2.46、3.2、3.14 3、理想介质和良导体为边界的均匀平面波垂直入射3.17、3.22 4、分离变量法2.23，平行导体板（ppt例题） 5、阻抗圆图 6、波导模式和波长等计算5.11、5.12 7、高斯定理和安培环路定理（ppt例题）
超越60自考网 浙江省2009年1月高等教育自学考试 电磁场与微波技术基础试题 课程代码：02349 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.一个矢量A在另一个矢量B上的投影称为映射，用数学表示为( ) A.A·B B.A×B C.e A·(B·e A) D.e B·(A·e B) 2.安培力与电流的________有关。( ) A.位置 B.方向 C.大小 D.以上都是 3.电通量的大小与所包围的封闭曲面的________有关。( ) A.面积 B.体积 C.自由电荷 D.形状 4.可用镜像法求解的两个相交的导体平面的夹角为( ) A.180° B.90° C.45° D.180°/n(n是整数) 5.磁场满足的边界条件是( ) A.B1n-B2n=0，H1t-H2t=J s B.H1t-H2t=0，B1n-B2n=J s C.B1n-B2n=0，H1n-H2n=0 D.B1t-B2t=0，H1n-H2n=J s 6.电场强度E=(e x3+e y4)sin(ωt-kz)的电磁波，其传播方向是沿________方向。( ) A.e x B.e y C.e x3+e y4 D.e z 7.电磁波垂直入射到导体上，随电磁波的频率增高进入导体的深度( ) A.不变 B.变深 C.变浅 D.都有可能 8.导波装置方波导可以传播( ) A.TEM波 B.TM和TE波 C.驻波 D.平面波 02349#电磁场与微波技术基础试题第 1 页共3 页
9.天线的选择性与天线的带宽都是天线的重要参数，天线的选择性越好，则带宽( ) A.越窄 B.越宽 C.与选择性无关 D.不变 10.电磁能是一种能量，能通过无线输送，其输送的能流密度为( ) A.E×H B.1/2εΕ2 C.1/2μH2 D.1/2εΕ2＋1/2μH2 二、名词解释及理解(本大题共5小题，每小题4分，共20分) 1.什么是保守场？并说明电位与路径的关系。 2.什么是体电荷密度？并指出什么情况下带均匀或非均匀电荷的球的球外电场与同等点电荷所产生的电场强度的关系。 3.什么是极化强度？ 4.什么是电磁波的相速，电磁波的相速可以超过光速吗？ 5.唯一性定理 三、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.力线的疏密表示场的大小，力线越________，场越小。 2.电位与电荷满足________关系，可以应用叠加原理。 3.理想导体内的电场为0，所以其电位也________。 4.自由空间的泊松（Poisson）方程，其边界条件有________类。 5.磁场的本质是________产生的。 6.电磁波的洛仑兹规范为________，它确立了运动电磁波之间的联系。 7.电磁波的衰减一般是由________损耗引起的。 8.短路线在传输线中可以等效为一个________。 9.电磁波的辐射装置称为________。 10.具有相同频率的模式场称为________场。 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 1.写出点电荷q电场强度和电场能量，从能量看，其说明了什么问题。 2.什么是零电位，有什么意义，简答静电学中电位为零的几种情况。 3.说明什么是TEM波。TEM波没有色散，而TE或TM波有色散，为什么还使用波导这一类的导波装置？ 02349#电磁场与微波技术基础试题第 2 页共3 页
特别提示：请诚信应考,考试违纪或作弊将带来严重后果！ 成都理工大学工程技术学院 2009 － 2010学年第2学期 《电磁场理论与微波技术》通信工程专业期末试卷A 注意事项：1. 考前请将密封线内的各项内容填写清楚； 2. 所有答案请直接答在答题纸上； 3．考试形式：闭卷； 4. 本试卷共二大题，满分100分，考试时间120分钟。 一．简答题（第1题20分，第2--7题各5分，第8题各10分共60分）1，分别写出麦克斯韦方程组的微分和积分形式，并解释每个积分方程的含义。2，静电场的电力线是不闭合的，为什么？在什么情况下电力线可以构成闭合回路，它的激励源是什么？ 3，试从产生的原因、存在的区域以及引起的效应等方面比较传导电流和位移电流。 4，“如果空间中某一点的电场强度为零，则该点的电位为零”，这种说法正确吗？ 为什么？。 5，安培环路定理应用到时变场时会出现什么矛盾？这一矛盾又是如何解决的? 6，什么是坡印廷定理？它的物理意义是什么？ 7，沿均匀波导传播的波有哪三种基本模式？ 8，由电磁场理论知，当微波通过传输现时，会产生分布参数效应。那么什么是分布参数效应？
二．计算及证明题 （第1，2题各15分，第3题各10分， 共40分） 1，电荷Q 均匀分布于半径为a 的球体内，求空间各点的电场强度，并由此计算电场强度的散度。（计算中所用公式:30r r ??= ，3r ??= ） 2，在自由空间传播的均匀平面波的电场强度复矢量为： (20)42042??1010j z j z x y V E e e e e m πππ-----=+ 试求：（1）平面波的传播方向和频率； （2）波的极化方式； （3）磁场强度H 3，利用无源空间（电流密度0J =，电荷密度0ρ=）的麦克斯韦方程推到电场强度E 和磁场强度H 的的波动方程。 （计算中所用公式：2()()E E E ????=???-? ）
2009年10月自考电磁场与微波技术基础试 题 浙江省2009年10月自考电磁场与微波技术基础试题 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.已知均匀平面波的电场为=x cos （ωt-βz）+y2sin （ωt-βz），则此波是（） A.直线极化波 B.圆极化波 C.椭圆极化波 D.都不是 2.以下关于时变电磁场的叙述中，正确的是（） A.电场是无旋场 B.电场和磁场相互激发 C.电场与磁场无关 D.磁场是有旋场 3.两个同频同方向传播，且极化方向相互垂直的线极化波合成一个圆极化波，则一定有（） A.两者的相位差不为0和π B.两者振幅相同
C.两者的相位差不为?π/2 D.同时选择A和B 4.无耗媒质中均匀平面电磁波具有下列性质（） A.TEM波 B.空间相同点电场与磁场具有相同的相位 C.无耗媒质是无色散媒质 D.同时选择A，B，C 5.传输线终端接不同负载时，传输线上的反射波不同，下列哪种情况满足传输线上无反射波。（） A.终端负载开路 B.终端负载短路 C.终端负载阻抗与传输线特性阻抗相同 D.终端负载为纯电抗 6.偶极子天线辐射远场区，辐射电场的大小与距离的关系（） A.反比 B.正比 C.平方反比 D.平方正比 7.镜像法依据是（） A.唯一性定理 B.电荷连续性 C.电流连续性
D.均不是 8.波导具有_________滤波器的特性。（） A.高通 B.低通 C.带通 D.均不是 9.两电流元的相互作用力，与距离平方成（） A.正比 B.反比 C.无关 D.非线性 10.下列对磁力线和电力线描述正确的是（） A.磁力线和电力线都是封闭的 B.磁力线是封闭的，电力线是不封闭的 C.磁力线和电力线都不是封闭的 D.电力线封闭，磁力线不封闭 二、名词解释及理解（本大题共5小题，每小题4分，共20分） 1.什么是色散，介质的色散对数字通信系统的误码率有什么影响？ 2.什么是电流连续性原理?
非统考专业介绍：电磁场与微波技术 一、专业介绍 电磁场与微波技术隶属于电子科学与技术一级学科。 1、研究方向 目前，各大院校与电磁场与微波技术专业相关的研究方向都略有不同的侧重点。以西安电子科技大学为例，该专业研究方向有： 01电磁兼容、电磁逆问题、计算微波与计算电磁学 04计算电磁学、智能天线、射频识别 07宽带天线、电磁散射与隐身技术 08卫星通信、无线通信、智能天线、信号处理 09天线理论与工程及测量、新型天线 10电磁散射与微波成像 11天线CAD、工程与测量 13移动卫星通信天线 14天线理论与工程 16电磁散射与隐身技术 17电磁兼容、微波测量、信号完整性分析 20移动通信中的相控阵、共形相控阵天线技术 21计算微波与计算电磁学、微波通信、天线工程、电磁兼容 22电阻抗成像、电磁兼容、非线性电磁学 23天线工程与CAD、微波射频识别技术、微波电路与器件 24电磁场、微波技术与天线电磁兼容 25天线测量技术与伺服控制 26天线理论与工程技术 27天线近远场测试技术及应用、无线网络通讯技术 28天线工程及数值计算 29微波电路与微波工程 30近场辐射及散射测量理论与技术 31微波系统和器件设计、电磁场数值计算 32电磁新材料、计算电磁学、电磁兼容 33计算电磁学、电磁兼容、人工合成新材料 34计算电磁学 35电磁隐身技术、天线理论与工程 36宽带小型化天线及电磁场数值计算 37射频识别、多天线技术 38天线和微波器件的宽带设计、小型化设计 2、培养目标 本专业培养德、智、体全面发展，在电磁信号（高频、微波、光波等）的产生、交换、发射、传输、传播、散射及接收等有关的理论与技术和信息（图像、语音、数据等）的获取、处理及传输的理论与技术两大方面具有坚实的理论基础和实验技能，了解本学科发展前沿和动态，具有独立开展本学科科学研究工作能力的高层次人才。 3、专业特色
射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0 B E t D H J t D B ρ???=- ????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质，有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。 电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件，Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件，Maxwell 方程只有近似解，此时应采用数值分析方法求解，如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法，有很多商业的电磁场仿真软件，如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。 由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时，有 222200E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数，22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基
础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法 低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L、C、R。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”。具体内容包括： (1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线； (2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络； (3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。 2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程，是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。 以传输TEM模的均匀传输线作为模型，如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ)，其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点，向波源方向为正方向。 图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路，有
——电磁场与微波技术实验报告 班级：06 姓名：张妮竞男 学号：84 序号：31# 日期：2014年5月31日 邮箱： 实验二：分支线匹配器 一、实验目的 1、掌握支节匹配器的工作原理 2、掌握微带线的基本概念和元件模型 3、掌握微带分支线匹配器的设计与仿真 二、实验原理 1、支节匹配器 随着工作频率的提高及相应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。因此，在频率高达以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。 支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。 2、微带线 从微波制造的观点看，这种调谐电路是方便的，因为不需要集总元件，而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。
W为微带线导体带条的宽度；εr为介质的相对介电常数；T为导体带条厚度；H为介质层厚度，通常H远大于T。L为微带线的长度。微带线的严格场解是由混合TM-TE波组成，然而，在绝大多数实际应用中，介质基片非常薄（H<<λ），其场是准TEM波，因此可以用传输线理论分析微带线。 微带线的特性阻抗与其等效介电常数εr、基片厚度H和导体宽度W有关，计算公式较为复杂，故利用txline来计算。 微带线元件模型 3、元器件库里包括有： MLIN：标准微带线 MLEF：终端开路微带线 MLSC：终端短路微带线 MSUB：微带线衬底材料 MSTEP：宽度阶梯变换 MTEE：T型接头 MBENDA：折弯 微带线的不均匀性 上述模型中，终端开路微带线MLEF、宽度阶梯变换MSTEP、T型接头MTEE 和折弯MBENDA，是针对微带线的不军训性而专门引入的。一般的微带电路元件都包含着一些不均匀性，例如微带滤波器中的终端开路线；微带变阻器的不同特性阻抗微带段的连接处，即微带线宽度的尺寸跳变；微带分支线电桥、功分器等则包含一些分支T型接头；在一块微带电路板上，为使结构紧凑及适应走线方向的要求，时常必须使微带弯折。由此可见，不均匀性在微带电路中是必不可少的。由于微带电路是分布参数电路，其尺寸已可与工作波长相比拟，因此其不均匀性必然对电路产生影响。从等效电路来看，它相当于并联或串联一些电抗元件，或是使参考面发生一些变化。在设计微带电路时，必须考虑到不均匀性所引起的影响，将其等效参量计入电路参量，否则将引起大的误差。 三、实验内容 已知：输入阻抗Zin=75欧 负载阻抗Zl=（64+j35）欧 特性阻抗Z0=75欧 介质基片εr=2.55，H=1mm 假定负载在2G赫兹时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=四分之一波长，两分支线之间的距离为d2=八分之一波长。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz的变化
电磁场与微波技术实验指导书 XXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXX
注意事项 一、实验前应完成各项预习任务。 二、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。 三、实验过程中应仔细观察实验现象，认真做好实验结果记录。 四、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。自主完成实验和报告。 五、爱护公共财产，当发生仪器设备损坏时，必须认真检查原因并按规 定处理。 六、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序，实验后应切断所用仪器的 电源 ,并将仪器整理好。协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。 七、不迟到，不早退，不无故缺席。按时交实验报告。 八、实验报告中应包括： 1、实验名称。 2、实验目的。 3、实验内容、步骤，实验数据记录和处理。 4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。 5、实验结果与讨论，并得出结论，也可提出存在问题。 6、思考题。
实验仪器 JMX－JY－002电磁波综合实验仪 一、概述 电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识，培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。 二、特点 1、理论与实践结合性强 2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验环节紧密结合。 3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。 4、实验内容的设置，融综合性、设计性与验证性与一体，帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式，加深和加强对电磁波产生、发射、传输、接收过程及相关特性的认识。 5、培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。 三、系统配置及工作原理 （1）系统配置 1、JMX-JY-002电磁波教学综合实验仪主机控制系统：通过常规控制仪表与微波功率信号发生器、功率信号放大器构成电磁波教学综合实验仪主机控制系统，实现了对被控电磁场与波信号发射控制。 2、测试支架平台：包括支撑臂、测试滑动导轨、测量尺、天线连接杆件、感应器连接杆件、反射板连接杆件、微安表等组件。 3、测试套件：包括多极化天线（垂直极化、水平极化、左右螺旋极化）、射频连接电缆套件、感应器、感应器连接电缆、极化尺、标准测试天线板、反射板等构成测试套件。 （2）工作原理 实验仪主机控制系统的微波信号源产生微波信号，经由微波功率放大器放大后输出至OUTPUT端口，通过射频电缆将输出信号传送给发射天线向空间发射电磁波信号作为实验测试
电磁场与微波技术精选j n Prepared on 22 November 2020
——电磁场与微波技术实验报告 班级： 姓名：张妮竞男 学号： 序号： 31# 日期：2014年5月31日 邮箱： 实验二：分支线匹配器 一、实验目的 1、掌握支节匹配器的工作原理 2、掌握微带线的基本概念和元件模型 3、掌握微带分支线匹配器的设计与仿真 二、实验原理 1、支节匹配器 随着工作频率的提高及相应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。因此，在频率高达以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。
支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。 2、微带线 从微波制造的观点看，这种调谐电路是方便的，因为不需要集总元件，而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。 W为微带线导体带条的宽度；εr为介质的相对介电常数；T为导体带条厚度；H为介质层厚度，通常H远大于T。L为微带线的长度。微带线的严格场解是由混合TM-TE 波组成，然而，在绝大多数实际应用中，介质基片非常薄（H<<λ），其场是准TEM 波，因此可以用传输线理论分析微带线。 微带线的特性阻抗与其等效介电常数εr、基片厚度H和导体宽度W有关，计算公式较为复杂，故利用txline来计算。 微带线元件模型 3、元器件库里包括有： MLIN：标准微带线 MLEF：终端开路微带线 MLSC：终端短路微带线 MSUB：微带线衬底材料 MSTEP：宽度阶梯变换 MTEE：T型接头