《射频与天线》教学大纲

课程编号：SS202005

课程名称：射频与天线                     英文名称：RF and Antennas             

学分/学时： 3/48                     课程性质：必修

适用专业：探测制导与控制专业             建议开设学期：第5学期               

先修课程：场论与复变函数、模拟电子技术基础                              

开课单位：空间科学与技术学院           

一、课程的教学目标与任务

本课程是空间科学与技术学院探测制导与控制专业的必修专业核心课程，它主要讨论射频电路的特点和重要性、射频电路的基本概念、射频网络及其分析方法和工程应用、常用无源电路和有源电路的分析和设计方法、天线原理及微带天线的设计。本课程的主要内容包括：传输线理论及Smith圆图、射频网络、滤波电路设计、匹配电路、射频放大器、天线原理与设计。本课程既有基础类课程中理论上的抽象性和严谨性，又有工程性和实践性的技术特征。

本课程的教学目标在于培养学生对射频电路和天线的设计、分析方法有一个系统化的概念，通过这门课程的学习，使学生了解传输线理论、射频网络、射频电路器件模型、天线理论等基本知识；掌握Smith圆图、匹配网络、射频滤波器设计、射频晶体管放大器设计、天线设计等重要知识点；使学生具备一定的分析与解决实际问题的能力，为今后的深入学习和实际运用打好基础。

二、课程具体内容及基本要求

（一）绪论( 2学时)

射频电路的相关概念，射频电路的应用，射频电路设计的特点。

1.基本要求

（1）了解射频的概念。

（2）了解射频电路的应用及射频电路设计的重要性。

（3）了解射频电路设计的特点。

2.重点、难点

重点：射频电路设计的特点

难点：射频分析方法适用电路的判断准则

3.作业及课外学习要求：选做课后习题

（二）射频电路基础( 4学时)

频带宽度的表示方法，分贝表示法，LC谐振电路的特点，品质因数，射频二极管和射频晶体管。

1.基本要求

（1）掌握射频电路设计和工程应用中经常涉及的相关参数，如频带宽度、品质因数、分贝等的概念和表示方法。

（2）了解射频二极管和射频晶体管的基本电路模型和结构特点。

2.重点、难点

重点：频带宽度、品质因数、分贝的概念和表示方法

难点：串联谐振电路、并联谐振电路品质因数的计算

3.作业及课外学习要求：选做课后习题

（三）传输线理论及Smith圆图( 8学时)

传输线基础，无耗传输线的基本特性，终端接不同负载的传输线，信号源和有载传输线以及Smith圆图。

1.基本要求

（1）理解传输线理论的实质。

（2）掌握等效电路表示法、一般传输线方程、微带传输线、端接负载的无耗传输线、信号源与有载传输线。

（3）理解Smith圆图的特性、反射系数和负载阻抗的有关概念、元件的串联和并联特性。

（4）掌握Smith圆图的来源、基本概念和使用方法，使用Smith圆图进行串并联电路的分析。

2.重点、难点

重点：等效电路表示法、一般传输线方程、特殊的终端条件，Smith圆图的含义及应用。

难点：传输线的等效电路及传输线的方程，Smith圆图的含义及应用。

3.作业及课外学习要求：选做课后习题，自学传输线、Smith圆图的小软件

（四）射频网络( 6学时)

射频网络的基本概念，网络的连接，网络的特性，散射参数，参考面平移与散射参数的关系。

1.基本要求

（1）了解单口和多口网络的定义、计算。

（2）掌握各散射参数的定义和物理含义。

（3）掌握常用典型电路网络参数的计算方法。

（4）理解参考面平移与散射参数的关系。

2.重点、难点

重点：散射参量的物理意义、z参数和s参数之间的转换。

难点：参考面移动对网络S参数的影响。

3.作业及课外学习要求：选做课后习题，补充习题

（五）滤波电路设计( 4学时)

滤波器的基本结构，集总参数滤波电路和分布参数滤波电路的设计。

1.基本要求

（1）了解滤波器的一些基本概念和定义以及特定滤波器（巴特沃斯、切比雪夫）的实现方法。

（2）理解将集总参数元件变为分布参数元件的设计方法。

（3）熟练掌握将归一化低通滤波器变换为符合要求的特定滤波器的方法、微带滤波器和耦合滤波器的设计原理和实现。

2.重点、难点

重点：归一化低通滤波器的实现、特定滤波器的实现。

难点：分布参数滤波器的实现。

3.作业及课外学习要求：选做课后习题，补充习题

（六）匹配电路 ( 4学时)

匹配电路的概念，集总参数匹配电路，分布参数匹配电路，阻抗匹配电路综合设计。

1.基本要求

（1）掌握集总参数匹配网络，特别是L形匹配电路的设计。

（2）掌握微带线匹配网络的设计。

2.重点、难点

重点：集总参数匹配网络和微带线匹配网络

难点：微带线匹配网络

3.作业及课外学习要求：选做课后习题

（七）射频放大器( 4学时)

放大器的特性参数，小信号射频放大电路、功率放大电路综合分析设计。

1.基本要求

（1）了解放大器的特性指标，放大器的功率关系。

（2）掌握射频放大器稳定性分析的方法以及功率增益、单向化设计法、双共轭匹配设计法，小信号、功率放大器的设计。

2.重点、难点

重点：射频放大器稳定性的判断方法，增益恒定和噪声系数圆以及功率增益、单向化设计法、双共轭匹配设计法。

难点：稳定性判定、单向化设计法、双共轭匹配设计法。

3.作业及课外学习要求：选做课后习题，自学有源电路设计软件

（八）天线原理与应用( 6学时)

天线的工作原理，天线的特性参数，天线的测试，微带天线的设计。

1.基本要求

（1）了解天线的工作原理和测试条件。

（2）熟悉天线的特性参数。

（3）掌握微带天线的设计方法。

2.重点、难点

重点：天线的特性参数，微带天线的设计。

3.作业及课外学习要求：选做课后习题

（九）课内实验(16学时)

典型射频电路、微带天线的仿真设计。

1.基本要求

（1）掌握相关设计软件的使用方法。

（2）利用相关理论知识实现典型射频电路、微带天线的仿真调试。

（3）能够对仿真设计的结果进行分析。

2.重点、难点

重点：典型射频电路、微带天线的物理实现。

难点：仿真结果的分析。

3.作业及课外学习要求：按要求完成实验过程和报告

三、教学安排及方式

总学时48学时，其中：讲授40学时，实验8（16）学时，上机0学时，实践0学时，线上0学时。

注：教学方式包括面授和线上，其中面授包括： 讲授、实验、上机、实践。

四、考核及成绩评定方式

最终成绩由平时成绩、期末考试成绩和课内实验成绩组合而成。各部分所占比例如下：

平时成绩：20%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度，包括课后作业、出勤率、随堂答题、小测情况。

期末考试成绩：50%。主要考核课程大纲要求的全部内容的掌握程度，书面考试形式。题型为：选择题、填空题、简答题、计算题等。

课内实验成绩：30%。主要考核理论知识的综合运用能力，以及语言、文字表达能力。学生按要求完成实验的仿真设计并撰写实验报告，课内实验的成绩由实验课的课堂成绩、实验报告组成。

过程成绩提交时间和总评成绩计算说明表

注：上表用于说明授课过程中分项成绩提交时间，教师应在规定的时间内提交对应成绩，提前或逾期无法提交，一旦提交无法修改。大纲可以根据需要自行定义提交成绩的次数、时间和名称或说明，总评成绩计算必须与考核和成绩评定方式中描述的一致。

五、教材及参考书目

教材：《射频通信电路设计》（第二版），刘长军、黄卡玛、朱铧丞编著，科学出版社，2017年。

参考书目：

1.《射频电路设计——理论与应用》，王子宇、张肇仪、张承和等译, 电子工业出版社，2002年。

2.《射频模拟电路》，张玉兴，电子工业出版社，2002年。

3.《RF Microelectronics》，Razavi、 Behzad，Prentice Hall出版社， 2005年。

4.《简明天线理论与设计应用》，吕文俊、何华斌著，人民邮电出版社，2014年。

六、说明

（一）与相关课程的分工衔接

（二）其他说明

（执笔人：程春霞       审核人：    ）

2020年02月     日