Maple在电磁场与电磁波理论教学中的运用浅析

电磁场与电磁波理论是电子信息类、通信类本科生的专业基础课,其内容涉及矢量与场论、复变函数以及偏微分方程的求解,存在数学要求高、求解过程复杂等问题,因而在目前的教学过程中,存在教师难教、学生难学的现象。Maple作为目前世界上最为通用的数学和工程计算软件之一,具有强大的符号计算能力。利用Maple的符号运算功能,学生可以避开电磁场与电磁波理论中复杂的数学推导过程,能够更加容易地理解和掌握电磁场与电磁波的特性和规律。将Maple运用于电磁场与电磁波理论教学中,可以激发学生的学习兴趣,有效地提高课程的教学质量和教学效果。

基于平面相控阵的轨道角动量涡旋电磁波扫描特性

轨道角动量涡旋电磁波可以在物理层面为信息的调制提供新的维度,这在无线通信和雷达成像领域中拥有很大的应用前景.将相控阵波束扫描技术应用于涡旋电磁波,可用于增加涡旋电磁通信的覆盖范围,也可用于扩大涡旋雷达的探测空域.首先,本文讨论了涡旋电磁波束偏转的实现原理,并给出了实现波束扫描时平面相控阵口径上所需的相位分布公式.其次,考虑到相控阵天线在波束扫描以及轨道角动量模式可重构方面的独特优势,设计并制作了一款阵面规模为8×8的平面相控阵,并在10 GHz频率下实验验证了轨道角动量涡旋电磁波的波束扫描和模式可重构效果.最后,本文讨论并分析了涡旋电磁波束偏转后的性能变化.仿真和实验结果显示,平面相控阵在大角度波束扫描时会发生方向图畸变的问题.同时,本文还研究了涡旋电磁波的模式纯度关于波束偏转角度和模式数的变化情况.本文的研究结果表明,使用平面相控阵天线在一定空域内可以有效地实现涡旋电磁波束扫描,并可为涡旋电磁波通信和涡旋雷达提供参考借鉴.

BOPPPS模型在“高频电子线路”课程中的应用研究

“高频电子线路”是通信类专业大三学生的一门专业基础课,该课程主要介绍了无线通信系统中的基本电路结构以及通信的原理和技术。教师在讲授该课程过程中存在知识点零散不成体系、理论抽象不易理解、内容繁杂难以掌握的问题。针对这些问题,提出应用BOPPPS教学模型改进该课程的教学设计,详细分析了如何设计BOPPPS模型中的六大部分,以丰富课堂教学手段,为有效提升学生的学习效果、培养学生的综合素质和能力提供一定的指导。

基于CSRR-DGS的高选择性宽带滤波天线设计

设计了一款基于互补开口谐振环缺陷地结构(CSRR-DGS)的宽带端射滤波天线。非平衡微带巴伦馈线的高通特性使得天线较低频边缘具有良好的频率选择性。为了提高带内上频带边缘的频率选择性,将CSRR-DGS单元加载到准Yagi天线的反射型金属地中,在辐射增益曲线的上频带边缘引入辐射零点。滤波天线的相对带宽(S11<-10 dB)达到26.5%,在天线工作频率范围内,天线增益非常稳定,在3.7~4.7 GHz内增益起伏小于1 dBi,最大增益为4.6 dBi。与传统通过带通滤波器和天线的综合设计方法相比,具有较小的尺寸和更好的频率选择性。

基于矩形多开口宽带低损左手材料的设计与实现

本文基于等效电路模型理论,提出了一种基于小单元电磁谐振集成的左手介质结构设计方案。该方案采用四个矩形多开口金属结构对称排列在介质基底单侧,构成一个左手介质单元。利用HFSS软件提取一系列有效电磁参数。结果表明,等效介电常数和等效磁导率在11.09~22GHz范围内均为负,绝对带宽可达10.91 GHz,全覆盖Ku波段,单元损耗低于0.1 d B,实现了小单元及宽频低损的特性。对该结构进行加工、制作并通过波导测试进行验证,从而证实了该结构左手特性的正确性。

Design of cylindrical conformal transmitted metasurface for orbital angular momentum vortex wave generation

We propose a cylindrical conformal transmitted metasurface for orbital angular momentum vortex wave generation.Formulas for calculating the phase distributions of cylindrical conformal transmitted metasurface is presented.A prototype of the proposed conformal transmitted metasurface is designed,fabricated and measured.Measured results shows that the proposed conformal transmitted metasurface can effectively generate vortex waves,which verifies the effectiveness of our method.The proposed method may pave the way of vortex wave generation with cylindrical conformal devices.

课程思政理念下电磁场与电磁波课程的教学改革思考

电磁场与电磁波是我国高等院校电子信息类、电气工程类和相关专业的一门重要的专业基础课程。在新时代背景下,全面推进课程思政建设是高等学校落实立德树人根本任务的战略举措。基于对课程思政理念的研究,本文将思政教学的思想贯穿整个教学过程,从课程目标、教学章节内容设计、教师的课程思政教学能力提升、教学模式、考核方式等方面探讨一些可行的教学改革,选择合适的教学方式引入思政元素,并提出相关思考和建议,有效推动理工科课程思政建设。

Ku波段双E结构超薄高效反射型线性极化转换表面

提出了一种利用电磁超表面实现Ku波段(12~18GHz)的低剖面反射型线性极化转换表面,该表面能对Ku波段的线极化电磁波进行正交极化旋转。给出了极化转换表面的设计原理,并对极化转换表面工作的物理原理进行了解释,通过仿真确定了极化转换表面谐振点的位置。测试结果表明,该线性极化转换表面在工作频带内可以实现80%以上的转换效率,具有转换效率高、尺寸小、厚度薄和结构简单等优点。