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基于CDIO教育理念的“电磁场微波技术与天线”课程改革吴静;安嘉黛;徐艳
【期刊名称】《科教导刊》
【年(卷),期】2016(000)027
【摘要】文章介绍了基于CDIO教育理念的“电磁场微波技术与天线”课程改革。
阐述了培养目标和课程设置等。
对课程教学进行合理设计并指导实践教学。
该课程教学改革目的在于提高学生的专业知识，培养综合能力，实现培养目标。
【总页数】2页(P71-72)
【作者】吴静;安嘉黛;徐艳
【作者单位】西安培华学院中兴电信学院陕西·西安 710125;西安培华学院中兴电信学院陕西·西安 710125;中兴通讯教育合作中心陕西·西安 710125
【正文语种】中文
【中图分类】G424
【相关文献】
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2.微波传感器天线的电磁场数值仿真分析 [J], 周春荣;张占龙
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4.《电磁场·微波技术与天线》课程教学的几点体会 [J], 欧阳义芳
5.BOPPPS教学模式下“微波技术与天线”课程改革探索 [J], 朱莉;高向军;张厚;
王亚伟
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微波技术与天线修订版课程设计1. 课程背景微波技术是电子工程中的一个重要分支，它是指在射频电子技术范畴内，频率高于1 GHz的一种技术及其相关领域。
微波技术广泛应用于军事、通讯、无线电测量、雷达、电子束加速器等领域中，是现代科技领域中的一项重要技术。
本课程主要介绍微波技术中的天线部分，在传媒系统的中起到一个十分重要的角色，是本课程非常重要的一部分。
2. 课程目标本课程的主要目的是让学生们掌握微波技术中天线的基本原理、设计方法以及相关领域的知识。
在学习过程中，学生将会了解以下几个方面：•掌握微波技术的基本概念和相关理论基础；•学会天线的基本原理和相关知识；•熟练掌握天线的设计方法和相关工具的使用；•了解天线在实际应用中的一些典型案例，例如卫星通讯等。
3. 课程内容本课程包括以下主要内容：1.微波技术基础–微波技术概述–微波传输线–微波网络分析–微波谐振器2.微波天线基础–天线基础知识–天线的波束及辐射方向图–天线参数和性能–天线阵列和激励方式–天线模型和仿真3.微波天线设计–天线的制备方法–天线的优化设计–计算机辅助设计4.微波天线应用–微波天线在卫星通信中的应用–微波天线在雷达系统中的应用–微波天线在无线电测量中的应用–其他微波天线的应用4. 课程教学方法本课程教学应以理论与实践相结合为原则，主要教学方法包括：•课堂讲授 - 主要通过教师的讲授，让学生系统性地掌握本课程的知识点；•实验操作 - 通过实验操作，让学生深入理解微波技术与天线的原理和设计方法；•计算机辅助设计 - 通过软件模拟和仿真，提高学生的设计能力；•群体讨论 - 通过群体讨论和交流，激发学生的学习兴趣和思考能力。
5. 课程评估方法本课程的评估方法主要采用以下方式：•课堂测试•作业评定•群体讨论报告•设计项目报告6. 总结本课程主要介绍了微波技术中的天线设计相关内容。
通过学习，学生可以深入了解微波技术和天线的基本概念和原理，熟练掌握天线设计的方法和工具的使用，并了解天线在实际应用中的典型案例。
微波技术与天线第四版教学设计一、教学目的本教学设计旨在让学生通过学习微波技术和天线的相关知识，掌握基本的微波射频系统分析和设计方法，了解天线的原理、设计和分析方法，培养学生对微波通信系统和天线应用技术的理解和运用能力。
二、教学内容1.微波技术：微波频段的信号和传输线特性、微波射频器件和电路、微波混频器和放大器、微波功率放大器和高频噪声等。
2.天线设计：天线的基本原理、天线参数和性能、各种天线的结构和特点、天线阵列的设计和优化、微带天线设计和应用、天线的电磁辐射和受辐射场。
3.微波通信系统：微波信号传输的基本原理、微波信号传输基本系统、光纤通信及其应用、卫星通信和无线通信等。
三、教学方法本教学通过理论讲解和实践操作相结合的方式进行，教学方法如下：1.讲授微波技术和天线设计的基本理论知识，包括微波频段的信号和传输线特性、微波射频器件和电路、天线的基本原理、天线参数和性能、各种天线的结构和特点等。
2.实验操作：利用实验室设备进行实际操作，包括对不同类型的天线进行测试、对微波信号传输系统进行分析和设计等，让学生能够亲身体验和掌握微波技术和天线设计的实际应用。
3.课题研究：在课程的最后一个阶段，学生将分成若干小组，开展自己的微波技术和天线设计课题研究，探索新的应用领域和解决实际问题，同时加强团队合作和实际应用能力。
四、考核方式本教学设计的考核方式主要包括两个方面：1.日常考核：包括平时作业、实验报告和课堂测试等，主要测试学生对微波技术和天线设计基本理论知识的掌握程度。
2.课题研究：根据学生完成的课题研究成果进行评估，主要评估学生的创新能力、团队合作能力和实际应用能力。
五、参考教材1.《微波技术与天线第四版》金良忠著电子工业出版社2.《微波射频技术》谷铭鸣著机械工业出版社3.《微波通信技术》蒋兴中著人民邮电出版社六、教学进度安排教学内容学时微波技术基础10微波射频器件和电路10教学内容学时微波混频器和放大器8微波功率放大器和高频噪声8天线的基本原理和参数10天线的结构和特点10天线阵列的设计和优化8微带天线的设计和应用8微波信号传输基本原理8光纤通信及其应用8卫星通信和无线通信8课题研究10七、教学反馈根据课程教学情况和学生反馈，适时进行调整和改进教学内容和教学方法，保证教学质量和教学效果。
《“微波技术与天线”课程教学探讨》摘要：“微波技术与天线”是通信、电子、微波等专业的主干专业课程。
该课程内容抽象、工程性强、数学公式多、难教难学。
本文根据作者教学经验，针对课程特点，对学习方法、教学手段等方面提出了一些微薄的建议。
关键词：微波技术；天线；教学方法中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0197-02一、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。
本门课程的目的是要求学生通过教学与实验，了解微波技术与天线发展的最新技术与现状，初步掌握微波技术与天线的基本知识，基本理论和基本方法，培养学生综合应用的能力。
要求掌握传输线理论、规则金属波导理论、微波网络理论、天线的辐射与接受的基本理论。
在教学环节中，重点讲授微波与天线的基本理论，同时简要介绍微波技术与天线在主要系统中的应用，力求基本理论讲解与工程实践并重。
三、先修课程高等数学、电路分析、电磁场与电磁波。
四、课程教学重、难点教学重点：传输线理论、规则金属波导理论、微波网络理论、天线的辐射与接收的基本理论；教学难点：天线方向图函数、主瓣宽度、副瓣电平、天线极化特性、天线效率及辐射电阻、天线方向系数与增益、输入阻抗、天线有效长度等天线特性电参数的定义等天线相关应用基础。
五、课程教学方法与教学手段课堂教学为主，计算机仿真与实验为辅。
六、课程教学内容第一章绪论（2学时）1. 教学内容（1）微波及其传输的特点；（2）微波研究的主要内容；（3）微波的发展及应用；（4）微波传输的分析方法。
2. 重、难点提示（1）重点是微波传输的分析方法。
第二章均匀传输线理论（7学时）1. 教学内容（1）均匀传输线方程的建立及其求解；（2）传输线的特征参量与状态参量；（3）无耗传输线的状态分析；（4）阻抗匹配；（5）阻抗圆图及其应用。
2. 重、难点提示（1）重点是传输线方程的建立及其正弦波解，输入阻抗、反射系数、驻波比、行波系数的计算及其各参数之间的关系，短路线、开路线电压电流及阻抗的分布特点，λ/4阻抗变换器法，利用阻抗圆图计算阻抗和导纳；（2）难点是传输线方程的建立，驻波比的理解，行驻波状态电压、电流及阻抗的分布特点，λ/4传输线阻抗匹配计算，理解三族圆的基本特征。
第三章规则金属波导（7学时）1. 教学内容（1）导波原理；（2）矩形波导；（3）圆形波导；（4）金属谐振腔。
2. 重、难点提示（1）重点是导行电磁波的传播模式及其传播特性，矩形波导传输条件及传输特性，圆形波导的传播参数及特点，矩形谐振腔基本参数的计算；（2）难点是纵向场分析方法，纵向场求解矩形波导中的场量表达式，圆形波导TE波和TM波的表达式。
微波技术与天线教学设计前言微波技术是现代通信领域不可或缺的一部分，尤其是在移动通信和卫星通信方面得到了广泛应用。
在天线领域，微波技术也是一种基本而必要的技术手段。
因此，在高等院校中，微波技术和天线教学也会被纳入到相关专业的课程中，培养学生掌握相关的理论和应用能力。
在本文中，我们将探讨微波技术和天线教学的设计。
微波技术教学课程设置微波技术的课程应该包括微波技术的基础理论以及实际应用的研究。
课程内容可以按照以下几个方面进行设置：1.微波基础理论：介电常数、磁导率、电磁波方程、传输线理论、反射和透射、耦合、驻波等等。
2.微波被动元件：传输线、变压器和耦合器、滤波器、功分器、混频器、放大器等等。
3.微波有源元件：稳态和非稳态放大器、振荡器、混频器、雷达等等。
在教学过程中，应该注重理论与实践相结合，让学生通过实验活动来深入了解微波技术的工作原理和应用。
实验设计1.微波滤波器的实验设计。
在这个实验中，学生需要实际制作一种微波滤波器并测试其性能。
他们需要设计滤波器的传输线、传输线不同长度处的耦合电容和耦合电感，并在实验中评估其效果。
2.微波混频器实验设计。
在这个实验中，学生需要实际制作一个微波混频器并测试其性能。
学生需要设计载波信号和调制信号的传输线，以便在混频器中进行混频。
他们需要评估混频器的转换效率并优化混频器的设计。
3.微波振荡器实验设计。
在这个实验中，学生需要实际制作一个微波振荡器并测试其性能。
学生需要设计一个反馈回路，使得微波振荡器可以稳定地振荡。
他们需要评估振荡器的稳定性并优化振荡器的设计。
天线教学课程设置天线技术是无线通信中的重要部分。
它主要包括天线的性能、设计和测试等方面。
在天线教学中，可以设置以下课程：1.天线基础理论：辐射场、谐振、波束方向、增益、波束宽度和方向图等基础概念。
2.天线类型：线性和非线性极性、小型天线、微带天线、角环几何天线、共面天线阵列等等。
3.天线设计和测试：天线的设计和优化技术、天线测量和测试、天线的实际应用等等。
《微波技术与天线》实验的信息化教学设计信息化教学设计:《微波技术与天线》实验一、教学目标1.了解微波技术和天线的基本概念和原理。
2.掌握微波技术和天线的实验操作技能。
3.培养学生的实际动手能力和团队合作精神。
4.提高学生的信息获取与处理能力。
二、教学内容1.微波技术实验部分：(1)微波传输线实验(2)微波功分器实验(3)微波场分布实验2.天线实验部分：(1)天线基础实验(2)天线指向性实验(3)天线辐射效率实验三、教学过程1.预习：学生在上课前通过网络学习相关的理论知识和实验操作步骤，并预习实验的数据处理方法。
2.实验操作：(1)学生分组进行实验，每个小组配备一台计算机和实验仪器。
(2)实验前，学生根据教师指导和已学知识，独立完成实验仪器的搭建和调试，并记录实验参数。
(3)学生按照实验指导书的要求，依次进行实验操作，注意实验过程中的安全事项和数据记录。
(4)如果出现实验中的问题，学生可以通过网络或实验室的监控系统向教师寻求帮助。
3.数据处理与分析：(1)学生将实验数据导入计算机，运用相应的软件进行数据处理与分析，绘制实验曲线和计算实验结果。
(2)学生根据实验要求，撰写实验报告，将实验结果进行整理和分析，并对实验中存在的问题进行讨论和解答。
4.实验讨论与总结：(1)教师组织学生进行实验讨论，了解学生对实验结果的理解和感想，并引导学生针对实验问题探讨解决方案。
(2)学生在小组内进行总结，撰写实验心得体会和团队合作反思，整理出一份小组实验报告。
四、教学评价1.实验操作评价：(1)学生的仪器搭建和调试能力。
(2)学生的仪器操作规范和实验数据记录准确性。
(3)学生在实验过程中的安全意识和团队合作精神。
2.数据处理和实验报告评价：(1)学生对实验数据的处理和分析能力。
(2)学生对实验结果的理解和合理解释能力。
(3)学生实验报告的内容完整性和结构合理性。
3.学生讨论和总结评价：(1)学生在讨论中的积极参与程度和问题解决能力。
通信工程专业“微波技术与天线”课程教学改革的研究随着信息时代的到来，微波与射频技术已渗透到人类生活、工业、科研、军事的各个领域。
如蜂窝电话、个人通信系统、无线局域网、车载防撞雷达、广播和电视直播卫星、全球定位系统、射频识别、超宽带无线通信、雷达系统、以及微波遥感系统等。
射频与微波方面的专业技术人员成为当前社会上的紧缺人才。
1873年麦克斯韦总结了拉普拉斯、泊松、法拉第、高斯等人的研究，提出了电磁场的基本规律和电磁波传播的假说，并指出光也是电磁能量的一种形式。
由麦克斯韦等人建立和完善了麦克斯韦方程。
后由赫兹在1887—1891年做了一系列实验，完全证实了麦克斯韦的电磁波理论。
今天，所有电磁理论的应用，包括无线电、电视、雷达和微波技术都归功于麦克斯韦方程。
一、改进教学方法，提高学生的学习主动性微波技术是近代发展起来的一门新兴学科，“微波技术与天线”课程是我校通信工程专业的主要专业课程中的一个，为日后课程学习打下良好的基础具有重要的意义。
此课程的学习不仅让学生学到相关理论知识，从中遇到问题进而解决问题的能力也显著提高，而且为日后所涉及的一些相关工作做了一些铺垫。
在学习此课程过程中，由于需要的理论知识比较强，学习内容比较复杂抽象，不容易分析其中的一些内容方法，对数学知识的掌握比较高，所以部分学生在学习中常常会感到吃力，掌握不到位。
为了能够更好的解决这个问题，从实际出发通过结合此课程的特点应重点做好以下几方面的工作：在学习本课程之前，学生应具有高等数学、电子线路和电磁场等理论的基础知识。
在学习中运用一句好的名言对学生学习也是有一定帮助，通过一句话可以提高他们的学习探究意识，所以要用心挑选出课堂引言“良好的开端是成功的一半”。
打破以往讲授为主的教学方法，注重微波技术基本理论的透彻分析以及与实际应用的链接，通过认识了解到我校学生的状况，在教学中要注意素质的培养，加强学生的自主学习及创新意识，进而增强学习的自信心和动力。
“微波技术与天线”课程教学改革与优化一、概述“微波技术与天线”是电子信息工程、通信工程和电子科学与技术类专业的一门重要专业必修课，也是一门学生公认较难学的课程。
该课程既与大学初期的高等数学、大学物理学等基础课程的知识紧密联系，又对后期网络优化、移动通信、电磁兼容等前沿学科的学习和认知有着重要作用。
随着信息技术的快速发展，微波工程、网络优化、移动通信、卫星通信、雷达和全球定位系统等领域需要大量能够熟练掌握微波和天线相关原理和技术手段的人才，特别是能将理论与实际紧密联系的人才。
针对社会需求的发展以及相关理论和技术应用的最新进展，对“微波技术与天线”进行课程教学改革与优化势在必行。
二、课程主要特点“微波技术与天线”课程是一门对理论和工程性、实践性要求很高的课程，其教学内容分为微波技术和天线两块。
“微波技术与天线”课程具有如下几个特点：（1）存在大量的理论推导和证明，对学生数学基础要求较高。
本课程与电磁场理论联系紧密，属于其后续课程，在分析波导和天线时，都是从 Maxwell 方程组出发，涉及复杂的数学推导，采用的数学工具包括高等数学、复变函数和矩阵理论等，对学生前期的数学基础要求较高。
（2）内容抽象，不利于学生理解。
波导理论及微波器件分析都涉及场结构在三维空间的分布，过于抽象，不利于学术理解；各种微波元器件如功分器、谐振器等都是微波电路中特有的器件，学生平常很少接触；另外，各种天线的三维结构、馈电原理、辐射方向图等也都比较抽象。
（3）分析方法特殊。
微波技术分析方法不同于常规的电路分析方法，它包括两种不同的分析方法：传统的场分析方法和微波中的“化场为路”的方法 [1] 。
场分析法从麦克斯韦方程出发来分析在给定空间内的电磁波传输特性。
“化场为路”方法通过微分思想把传输线等效为分布参数电路，从而可以通过常规的电路分析方法获得沿传输线的电压和电流分布，进而分析其阻抗、反射系数及驻波比等传输特性。
微波技术着重从“路”的角度去解决微波信号的产生、传输问题；天线则侧重从“场”的角度去研究天线的辐射和接收问题。
