电磁场与微波技术实验
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spContent=探索利用 MOOC 新的学习模式推介电磁波特征的验证实验并了解当代射频微波工程师常用 EDA 工具、入门应用技巧等。深入视频课堂、观摩实际操作演练、动手完成真实器件的仿真设计,力求简洁明快,低成本地掌握电磁场与微波系列、当代一线射频微波工程师方面的基础知识。工程设计案例将不断丰富。
—— 课程团队
课程概述

教学基本要求:(框架类比现行教学计划,难度相当,以保证与转换学分的教学质量等同,另外更注重创新思维培养及科技应用样例;教学内容将逐步改革、国际化接轨)

从基本概念入手,了解电磁波传播特性并掌握现代射频电路及其器件的设计方法。预备知识重点掌握微波分光仪测试系统的原理,以及主要部件的功能和安装、调试方法,穿插配套有大量团队教师自主讲解的视频供学生选择性点击观看。



  • 硬件实验部分视频展示了电磁波现象的原理及分析方法,介绍使用仪器进行测试和调试并获取实验结果的完整过程(约10~11学时)。采用视频分步骤演示,利用MOOC教师在线辅导;视频制作根据实验课程的特征,分别录制了教师远景授课/近景授课/助教实际分布演示等多个版本,提供学生选看。

  • 软件实验部分主要是掌握现代的CAD开发技术,如Microwave Office MWO)、ADSHFSS等设计工具,通过计算机模拟仿真不同的器件,掌握设计现代射频微波器件的基本步骤并且获得实验结果(约5~6学时)。采用视频分步骤演示,利用MOOC教师在线辅导;配套不断丰富的分步骤操作指导类适合远程学习的交互课件。

  • 仿真设计、创新研究学生可下载商品软件自行完成。







授课目标

作为动手能力训练的实验类课程,MOOC远程教育是一种探索模式。课程重点在于培养掌握实际操作过程及分析解决问题的能力。通过完成这门课程的学习,学生应能具备如下能力:

  1. 通过观看实验视频理解电磁波的基本概念;

  2. 了解电磁波的入射、反射、衍射、干涉、偏振等系列现象;

  3. 学会使用史密斯电子圆图进行射频微波参数的计算;

  4. 初步掌握现代射频微波工程师常用的EDA软件 Micrwowave Office (MWO),了解ADS、HFSS

  5. 会利用微波EDA工具完成初级射频器件如滤波器、谐振器、匹配、布板的设计;

  6. 了解天线设计的基本方法;

  7. 对微波现代化应用具有框架认识。

课程大纲
预备知识

电磁场理论(或同类课程如:《电磁场与电磁波》、《电动力学》

证书要求

1、上网自学和课程讨论成绩 15%

获取本单元满分同学需要在整个课程学习期间积极参课堂交流区板块互动学习,平均每章至少回复 4 次,回答悬赏类在期末评测另行加分)【总数大于27次得满分】

2、单元测验成绩 45%

各题型分值为 单选题:1分;多选题:2分;判断题:1分;填空题:1分,多次提交有效得分取 最高分值。【课程单元有3次参加测试机会】

3、完成各章作业成绩 15%

其中作业互评要求:

1每单元作业互评最少个数为 6 个;  

2互评比例系数:互评完成度的奖惩计分规则为未参与互评的学生只能获得作业所得分数的50%未完成互评的学生将给与所得分数的80%全部完成互评的学生将给与所得分数的100%。请尽可能抽时间完成互评,在交流中提高,获取应得的分数。

备注:学生章节作业最终成绩为该章节互评作业成绩得分去掉最小和最大值后的平均值乘以互评比,课程作业总成绩为各章节最后得分之和。

4、期末考试成绩25%

期终考试题型与单元测试类同,参加学习的同学需要在规定时段限定时间内完成。【只有1次考试机会,目前系统限定不提供补考机会】

最终学习成绩:  60    成绩 80 者为合格成绩 ≥ 80 者为优秀。

成绩合格及优秀的同学可付费申请认证证书,平台不提供免费证书。





参考资料


  1. 游佰强、周建华、李伟文等编著:《电磁场与微波技术实验》,厦门大学出版社;

  2. 游佰强、周建华等译(U.S. INAN 等著):《工程电磁学与电磁波》,清华大学出版社,2019.11

  3. 林为干著:《微波理论与技术》,北京:科学出版社,1979年;

  4. 周建华、游佰强译(N.N.Rao 等著):《工程电磁学基础》,机械工业出版社,2006年;

  5. Bhag Singh Guru etal:《Electromagnetic Field Theory  Fundamentals, PWS Publishing Company (机械工业出版社原版影印)1998年;

  6. 游佰强、周建华、李伟文、李杰: 《微波技术基础》 国家精品MOOC, 中国大学MOOC 平台: https://www.icourse163.org/course/XMU-1001778008   【国家一流本科】

  7. 福建省精品课程《电磁场与微波技术实验》:

    https://boya.xmu.edu.cn/emwbexp/EMWBexpff.htm

  8. 游佰强、周建华、李伟文、李杰:《电磁波及其应用》中国大学MOOC【福建省一流本科2020线上】

    https://www.icourse163.org/course/XMU-1002924012  

  9. 游佰强、李伟文、周建华、李杰《天线与电波传播》 中国大学MOOC 【福建省一流本科2020线上】

    https://www.icourse163.org/course/XMU-1207481802  

常见问题


 

  • 通过 MOOC 学习《电磁场与微波技术实验》特色:


本课程是实验类的课程,由于实验设备价格昂贵,耗材费高,国内外相关技术人才培训费用都非常高昂。因此通过MOOC精选的课程视频学习是改革创新的提升模式,没有时间空间限制,自由控制进度,虚拟仿真模拟提供了动手演练平台。


  • 平台是否提供软件下载:


商品软件受软件开发商版权限制,本站点暂不提供下载。学生可自行到软件开发商官方网站下载免费的教学版本即可跟进MOOC的学习;目前各大知名软件厂商均提供有供自学的免费 Demo 版本或 教学版本。


  • 是否一定要学过微波技术基础才能选此课?


不是必须的。但如果通过微波技术课程(请参考团队国家精品MOOC)学习,对实验机理理解、创新仿真设计是非常有利的,特别是传输线理论、微带线基础、微波网络等。


  • 课程学习次序应该如何掌握?


建议学习过《普通物理》、《电磁场理论》后再选修此课程,《微波技术基础》可与本课程同步学习。


  • 学习内容是否会很难?


本课程的建设理念和微波技术一样,都是力求让学生在轻松的环境中自然而然学会核心内容。视频安排上由浅入深,涉及创新的电磁仿真设计也是从基础的射频器件、滤波器到稍微复杂的天线设计。


  • 课程涉及哪些交叉学科?


微电子、材料(新型人工电磁材料)、化学化工(新微观特性分析、辅助工艺技术)、生物医电、导航、遥感遥测等都可以用到微波EDA工具,创新涉及多学科交叉。