实验课程

超材料与新概念天线

纵观无线技术的发展历程，每一次技术革新均源自于人们对电磁波与物质相互作用机制的更深层次的探索，而新型材料始终扮演着推动通信技术进步的关键角色。超材料（Metamaterials）作为一种创新的人工电磁结构材料，凭借其微结构单元的独特设计，展现出了超越自然界现有材料的奇异电磁特性，彻底颠覆了电磁波传播与调控的传统观念，其工程应用已广泛渗透至电磁波的各个应用领域。

本课程是专为电磁场与微波技术专业高年级本科生设计的一门专业选修课程。教学内容涵盖了超材料的概述、基本理论、多种类型超材料及超表面的分析与设计技巧，以及新型天线的应用实例。通过本课程的学习，学生不仅能够掌握电磁超材料的基本理论、设计方法和分析技巧，还能深入了解本学科的前沿动态与发展趋势，培养出正确的思维方式和问题分析能力。更重要的是，学生将学会从新的视角去观察、分析和计算一些简单而典型的电磁学问题，从而激发他们对本学科科学研究的浓厚兴趣。

The evolution of modern electromagnetic technologies, particularly ultrafast wireless communications, hinges critically on the advancement of novel materials and groundbreaking theories. Metamaterials, artificially structured electromagnetic materials, possess exceptional properties unparalleled in nature, thereby enhancing our comprehension of electromagnetic wave manipulation. This elective course, tailored for senior undergraduate students specializing in Electromagnetic Fields and Microwave Technology, delves into the electromagnetic theories and applications of metamaterials. We will explore the conceptual frameworks, design principles, and analysis of various metamaterials, metasurfaces, and metamaterial antennas. Upon completion of this course, students will acquire a profound understanding of the fundamental theory and advancements in this discipline, enabling them to analyze and solve typical electromagnetic problems from a material-centric perspective. This course also serves as a precursor to scientific research, providing a gateway to subsequent graduate studies through coursework and/or research endeavors.

结合本校办学定位、学生情况、专业人才培养要求，具体描述学习本课程后应该达到的知识、能力、素质、价值水平。

1．了解超材料的基本概念、理论基础和工程意义（A3，A4，A5）；

2. 了解基于超材料的新型天线技术及其在工程实践中的应用（B1，B2，B4）；

3．培养正确的思维方法和分析问题的能力，学会用材料的视角去观察、分析电磁学问题（C3，D3，1，2）；

4. 了解本学科发展前沿和动态，培养学生探索本学科科学研究的兴趣（C5，D1，D2，12）。

章节

教学内容（要点）

教学目标

学时

教学形式

作业及考核要求

课程思政融入点

对应课程目标

第13-15周

超材料及新型天线课程设计（实践）

熟悉电磁仿真软件，掌握超材料/新型天线的电磁建模

课堂教学

（建模与讨论）

分组独立完成小型模型设计及建模

通过实践培养学生勤于学习、勇于创新的精神

课程目标3课程目标4

第16周

课程设计报告（实践）

总结课程设计结果，分析存在的问题

课堂陈述讨论

PPT及总结报告

正确认识问题、分析问题和解决问题的能力

课程目标3课程目标4