袁海軍　馬云輝　劉詠梅　盧晶琦　高玉梅

摘要：“微波技術與天線”是一門既強調(diào)理論性又強調(diào)工程性的課程，而傳統(tǒng)教學時常常忽略理論性和工程性的結合，通過在教學過程中介紹微波與天線的最新應用，教學實踐中應注重培養(yǎng)學生的工程思維和工程意識，將工程觀點貫徹于各個教學環(huán)節(jié)中，提高分析工程問題、解決工程問題的能力。

關鍵詞：教學教改工程思維工程意識

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0169-02

隨著信息時代的到來，作為信息主要載體的高頻電磁波——微波不僅在衛(wèi)星通信、計算機通信、移動通信、射頻識別等領域得到了廣泛的應用，而且深入到了各行各業(yè)，甚至在人們的日常生活也扮演著角色，因此在教授“微波技術與天線”課程中，不但需要把理論知識傳授給學生，還要在教學過程中增強工程應用性。

1課程有強的理論性和強的工程應用性

“微波技術與天線”課程主要涉及微波技術、天線與電波傳播和微波應用系統(tǒng)等方面內(nèi)容，該課程既有強的理論性又有強的工程應用性。

“化場為路”方法分析均勻傳輸線，它是把傳輸線等效為分布參數(shù)電路，建立傳輸線方程，求出滿足邊界條件的電壓、電流的分布，分析傳輸線的阻抗、反射系數(shù)及駐波比等傳輸特性，其結構有平行雙線、同軸線、帶狀線和微帶線。在麥克斯韋方程基礎上，求出滿足邊界條件的波動解，得出空間各點的電場和磁場的表達式，進而分析電磁波傳輸特性，波導理論介紹矩形波導、圓波導、同軸線等的物理構成及工作原理，它們的場結構在三維空間分布。天線理論介紹各種線天線、面天線的三維結構、饋電原理、輻射方向圖等[1]。

本課程多方面體現(xiàn)與工程應用緊密聯(lián)系。如同軸線應用在有線電視、閉路監(jiān)控系統(tǒng)、電信企業(yè)的傳輸部門等；波導應用在功率較高的場合如雷達、基站等，功率分配器、隔離器、定向耦合器等應用在室內(nèi)分布系統(tǒng)和基站等，天線的應用有手機天線、藍牙天線、基站天線等等。

2教學理論性和工程應用性不能很好結合

教材可能由于篇幅所限，或過于陳舊，不能很好地體現(xiàn)微波技術與天線的實際工程應用；教學過程中過于偏重理論教學，實踐教學所占比重較小，在有限的課時教學中傳統(tǒng)方式僅僅能將基本的、重要的概念、原理、方法教授給學生，而對微波技術的發(fā)展前沿問題、最新的工程應用涉及較少；另外缺少學科建設及科研經(jīng)費，造成實驗室先進儀器設備相對匱乏，所開實驗不能體現(xiàn)微波與天線的工程應用，也不能提供給學生開放式教學所必需的環(huán)境?；谏鲜鲈?，教學理論性和工程應用性不能很好結合[2]。

3介紹最新應用以增強工程應用性

在講授理論課程的同時，將一些實際的工程應用結合起來，介紹其中的專業(yè)術語、性能參數(shù)、使用范圍，既增強學生的學習興趣，也開拓學生的視野，同時加深對專業(yè)方向的了解。

3.1 同軸線

舉例來說SYV電纜全稱實心聚乙烯絕緣射頻同軸電纜，就是同軸電纜中的一種。SYV-75-5：SYV為視頻線；S為射頻；Y為聚乙烯絕緣；V為聚氯乙烯護套；75為阻抗為75Ω；-5為線材的粗細。SYV電纜的使用環(huán)境：設備的支架連線，閉路電視（CCTV），共用天線系統(tǒng)（MATV）以及彩色或單色射頻監(jiān)視器的轉(zhuǎn)送，這些應用不需要選擇有特別嚴格電氣公差的精密視頻同軸電纜。視頻同軸電纜的特征電阻是75Ω，這個值不是隨意選的，理論教學中證明了信號最優(yōu)化的衰減特性發(fā)生在77Ω，在低功率應用中，材料及設計決定了電纜的最優(yōu)阻抗為75Ω。

3.2 手機天線

手機天線的技術指標為：在要求的工作頻率內(nèi)，駐波比小于3，天線的效率應該在40%左右。有源測試發(fā)射功率GSM：33±2（dBm），DCS：30±2（dBm），有源測試接收靈敏度（誤碼率BER<2.4%條件下），GSM：-102（dBm），DCS：-100（dBm）。

手機天線大多處于機身底部，外部有絕緣塑料殼，握住時手弓形成了讓天線得以正常工作的空間，因此握緊手機會使信號衰減的說法是正確的，因為人手是導體，當射頻能量穿過人手時會減少信號發(fā)射和接收的能量，一些HTC手機的說明書就寫明，用戶最好不要接觸天線部位。蘋果iPhone4出現(xiàn)“天線門”事件，就是因為iPhone4的天線容易被握住，且還會導致圍繞機身邊緣的兩條天線被手連通的耦合問題。而其他大部分智能手機的天線要么在最頂部，要么在最底部，平時打電話、發(fā)短信時用戶一般不會緊握這些部位。

3.3 基站天線

移動通信基站天線是手機用戶用無線與基站設備連接的信息出（下行、發(fā)射）入（上行、接收）口，是載有各種信息的電磁波能量轉(zhuǎn)換器。基站發(fā)射時，調(diào)制后的射頻電流能量

經(jīng)基站天線轉(zhuǎn)換為電磁波能量，并以一定的強度向預定區(qū)域（手機用戶）輻射出去；手機用戶信息經(jīng)調(diào)制后的電磁波能量，由基站天線接收，有效地轉(zhuǎn)換為射頻電流能量，傳輸至主設備?；咎炀€是電磁波傳輸?shù)牡谝坏揽罩虚l口，它性能的好壞，嚴重影響到移動通信的質(zhì)量。

天線的E面和H面：設天線最大輻射方向的方向矢量為n1，天線E場方向為n2，天線H場方向為n3。那么向量n1和n2確定的平面就是E面。n1和n3確定的平面就是H面（表1）。

3.4 藍牙（Bluetooth）

藍牙（Bluetooth）是一種傳輸范圍約為10m左右的短距離無線通信標準，用來設計在便攜式計算機，移動電話以及其他的移動設備之間建立起的一種小型、經(jīng)濟、短距離的無線鏈路。由于運行在統(tǒng)一頻段，無線數(shù)據(jù)傳輸速率可達到720bps～1Mbps，包含一套完整的加密和認證機制，因此具有很強的安全性。藍牙的傳輸距離決定了它可以作為一種小型局域網(wǎng)的終端設備來與其他室內(nèi)或隨身的無線設備交換數(shù)據(jù)。

如某藍牙天線的技術指標為：中心頻率：2.45GHz；帶寬：100MHz；增益：1.5dBi；電壓駐波比：2.0（max），主要應用于2.4GHz無線通信、2.4GHz藍牙模組、藍牙系統(tǒng)、802.11b/g無線局域網(wǎng)絡系統(tǒng)。

3.5 功分器

功分器是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。一個功分器的輸出端口之間應保證一定的隔離度。功分器的主要技術參數(shù)有功率損耗（包括插入損耗、分配損耗和反射損耗）、各端口的電壓駐波比，功率分配端口間的隔離度、功率容量和頻帶寬度等。

如某產(chǎn)品說明：2.4GHz功率分配器采用微帶結構，帶內(nèi)平坦度好、隔離度高、插損小、駐波性能良好，安裝方便，適用于蜂窩移動通信和擴頻通信的室內(nèi)分布系統(tǒng)。產(chǎn)品出廠前都經(jīng)過美國HP網(wǎng)絡分析儀的嚴格檢定。電氣參數(shù)如下。

頻率范圍：800～2500MHz，插入損耗（含分配比） ：≤3.5dB，隔離度：≥20dB，駐波比≤1.4，標稱阻抗：50Ω，承載功率：50W，接頭型號：N座。

3.6 雙向定向耦合器

采用標準BJ-26以及兩個L-16/50Ω標準同軸陰接頭技術設計而成的雙向定向耦合器。微波功率從1端輸入，從2輸出，則從3端可取得所需衰減值的入射功率的耦合信號，其衰減值稱為定向耦合器的正向衰減耦合度；從4端可取得所需衰減值的反射功率的耦合信號，其衰減值稱為定向耦合器的反向衰減耦合度。反向衰減耦合度與正向衰減耦合度之差值的分貝數(shù)稱為該定向耦合器的方向性系數(shù)。為方便應用，本產(chǎn)品按對稱設計.即：用戶也可從2端輸入微波功率，此時，1端為微波功率輸出，4端可取入射功率的耦合信號，3端可取反射功率的耦合信號（如表2、圖1）。

4結語

教學改革是一個長期不斷探索、逐步完善的過程。為了使相關課程的教學更好地服務于學生，應該在教學內(nèi)容上應不斷調(diào)整，適當增加一些前沿的、熱門的知識點，使枯燥乏味的教學變得生動起來，充分調(diào)動學生的學習興趣和積極性，培養(yǎng)出適應社會真正需要的人才。

參考文獻

[1] 陳玉群，楊立波，王宇，等.《微波技術與天線》課程教學改革探索[J].科技資訊，2009（32）：216.

[2] 李素萍，吳偉.“微波技術與天線”課程教學改革探討[J].中國電力教育，2011（8）：108-109.