信息與電子專業(yè)導(dǎo)論講座課件

信息與電子專業(yè)導(dǎo)論

講座（二）4/7/20231課程目的介紹學(xué)院本科教學(xué)、國際交流、學(xué)生管理等基本情況介紹電子信息類專業(yè)課程體系及主要課程關(guān)系介紹電子信息工程專業(yè)內(nèi)涵、培養(yǎng)目標(biāo)與人才需求介紹相關(guān)專業(yè)（方向）內(nèi)涵、應(yīng)用、人才需求與就業(yè)4/7/20232電子信息類專業(yè)

課程體系及主要課程關(guān)系4/7/20234電子信息類專業(yè)主要課程關(guān)系結(jié)構(gòu)圖工科數(shù)學(xué)分析線性代數(shù)概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)大學(xué)物理復(fù)變函數(shù)與積分變換數(shù)理方程與特殊函數(shù)C語言程序設(shè)計(jì)或C++程序設(shè)計(jì)電磁場理論微波技術(shù)基礎(chǔ)或微波工程導(dǎo)論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用信號與系統(tǒng)控制理論基礎(chǔ)隨機(jī)信號分析數(shù)字信號處理數(shù)字通信原理電路分析基礎(chǔ)模擬電路數(shù)字電路通信電路與系統(tǒng)專業(yè)課程模塊大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)工程制圖基礎(chǔ)工程概論4/7/20236例1電路分析基礎(chǔ)如果在一個(gè)電路中只有一個(gè)電容元件、或者只有一個(gè)電感元件，根據(jù)KVL、KCL和元件的VCR得到的是以由u

或i

為因變量、以t

為自變量的一階常微分方程，該電路稱為“一階電路”。4/7/20237例1電路分析基礎(chǔ)RC電路的零輸入響應(yīng)4/7/20238例1電路分析基礎(chǔ)如果在一個(gè)電路中包含兩個(gè)儲能元件（電容和電感），此時(shí)描述電路狀態(tài)的是以由u

或i

為因變量、以t

為自變量的二階常微分方程，從而該動(dòng)態(tài)電路稱為“二階電路”。4/7/20239例2電磁場理論波動(dòng)方程簡稱波方程，是一種重要的偏微分方程，用以描述各類波動(dòng)現(xiàn)象，包括機(jī)械波和電磁波等。電磁場理論中的波方程為二階偏微分方程。4/7/202311例2電磁場理論均勻、無源空間電磁場對應(yīng)的標(biāo)量位Ψ滿足如下齊次波方程：直角坐標(biāo)圓柱坐標(biāo)球坐標(biāo)數(shù)理方程與特殊函數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換4/7/202312例3信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)是通信工程的一門基礎(chǔ)課程，主要研究確定信號與線性非時(shí)變系統(tǒng)。除了微積分知識的應(yīng)用以外，在這門課程中還會涉及復(fù)變函數(shù)理論和各類積分變換，如傅里葉變換、Laplace變換、Z變換和卷積運(yùn)算。復(fù)變函數(shù)與積分變換4/7/202313電子信息工程專業(yè)簡介4/7/202314專業(yè)概述電子信息工程是一門應(yīng)用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行電子信息控制和信息處理的學(xué)科，主要研究信息的獲取與處理，電子設(shè)備與信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用和集成。本專業(yè)的特點(diǎn)是涉及面廣，是集現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)于一體的專業(yè)。電子信息技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最為迅速的方向之一，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起到非常重要的作用，代表了當(dāng)今信息時(shí)代人類社會的發(fā)展需求。4/7/202315培養(yǎng)目標(biāo)與要求電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)具備電子技術(shù)和信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，能從事各類電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用和開發(fā)的高等工程技術(shù)人才。本專業(yè)是一個(gè)電子和信息工程方面的較寬口徑專業(yè)。學(xué)生主要學(xué)習(xí)信號的獲取與處理、電子設(shè)備與信息系統(tǒng)等方面的專業(yè)知識，受到電子與信息工程實(shí)踐的基本訓(xùn)練，具備設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、集成電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的基本能力。4/7/202317人才需求當(dāng)今社會是高度信息化的社會，信息技術(shù)是社會發(fā)展與進(jìn)步的原動(dòng)力之一。信息技術(shù)極大的改變了現(xiàn)代人類的學(xué)習(xí)和工作模式，也徹底改變了人類文明的演進(jìn)方式與速度。作為信息技術(shù)重要分支的電子信息技術(shù)，其發(fā)展尤為迅猛，新技術(shù)新理念層出不窮；并已成為發(fā)展最快、滲透性最強(qiáng)、應(yīng)用范圍最廣的關(guān)鍵技術(shù)之一。4/7/202318人才需求電子信息工程專業(yè)是前沿學(xué)科，現(xiàn)代社會的各個(gè)領(lǐng)域及人們?nèi)粘Ｉ畹榷寂c電子信息技術(shù)有著緊密的聯(lián)系。僅從國內(nèi)情況看，全國各地從事電子技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)、開發(fā)、銷售和應(yīng)用的企事業(yè)單位很多，且隨著改革開放步伐的加快，這樣的企事業(yè)單位會越來越多。因此，培養(yǎng)一大批具有能綜合運(yùn)用所學(xué)知識技能，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展要求，從事企事業(yè)單位與電子信息工程專業(yè)相關(guān)的產(chǎn)品及設(shè)備的生產(chǎn)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)、銷售及售后服務(wù)、新產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)等高級應(yīng)用型技術(shù)人才和管理人才，是社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的客觀需要。4/7/202319BIT

電子信息工程專業(yè)北京理工大學(xué)電子信息工程專業(yè)在前述寬口徑培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)突出一下五個(gè)研究方向：電路與系統(tǒng)電磁場與微波技術(shù)信號與圖像處理信號與信息處理信息科技菁英班上述五個(gè)研究方向的學(xué)生畢業(yè)時(shí)均取得電子信息工程專業(yè)的畢業(yè)證和學(xué)位證。4/7/202320BIT

電子信息工程專業(yè)北京理工大學(xué)電子信息工程專業(yè)是北京市特色專業(yè)、北京理工大學(xué)名牌專業(yè)，是信息與電子學(xué)院的主體專業(yè)。本專業(yè)的畢業(yè)生理論扎實(shí)，動(dòng)手能力強(qiáng)，工程素養(yǎng)高，系統(tǒng)概念強(qiáng)。對國內(nèi)，特別是國防信息系統(tǒng)建設(shè)具有至關(guān)重要的作用，如雷達(dá)，聲納，抗干擾通信，數(shù)據(jù)鏈，嵌入式計(jì)算機(jī)，高速信號處理技術(shù)，空間探測，深空通信，水下通信，專用集群通信，北斗系統(tǒng)，精確制導(dǎo)等。近年來，本專業(yè)及所在的學(xué)科平均每年為國家輸送本科畢業(yè)生約200人、碩士生約120人、博士生約35人、博士后約5人，為我國的電子與信息領(lǐng)域高層次人才培養(yǎng)做出了重要貢獻(xiàn)。4/7/202321BIT

電子信息工程專業(yè)北京理工大學(xué)電子信息工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)領(lǐng)域主要包括，國防與民用相關(guān)部門的科研院所、技術(shù)開發(fā)單位和企事業(yè)單位電子信息工程及其相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用和管理等崗位，以及大專院校教學(xué)與科研崗位。本專業(yè)支撐學(xué)科包括電子科學(xué)與技術(shù)和信息與通信工程兩個(gè)一級學(xué)科，設(shè)有碩士學(xué)科點(diǎn)、博士學(xué)科點(diǎn)和博士后流動(dòng)站。50%以上的畢業(yè)生繼續(xù)攻讀研究生。2013年度畢（結(jié)）業(yè)183人：保研考研104人、占比56.83%；出國35人、占比19.13%。就業(yè)去向包括國企、民企、三資企業(yè)、部隊(duì)、國家機(jī)關(guān)和事業(yè)單位等。4/7/202322電磁場與微波技術(shù)方向的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程序號課程名稱備注1電磁場理論必修2微波技術(shù)基礎(chǔ)必修主要專業(yè)基礎(chǔ)課程簡介4/7/202324主要專業(yè)基礎(chǔ)課程簡介電磁場理論電磁場理論主要研究電磁場中各物理量之間的關(guān)系及其空間分布和時(shí)間變化。本課程重點(diǎn)討論電磁場與電磁波的基本理論、基本概念和基本分析方法。4/7/202325電磁場與微波技術(shù)方向的主要專業(yè)課程序號課程名稱備注1計(jì)算電磁學(xué)基礎(chǔ)必修2天線理論與技術(shù)必修3微波電子線路必修4微波測量基礎(chǔ)必修5微波頻率源設(shè)計(jì)必修6微波系統(tǒng)設(shè)計(jì)必修7微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)選修8電磁兼容原理選修9現(xiàn)代電子測量技術(shù)選修主要專業(yè)課程簡介4/7/202327主要專業(yè)課程簡介計(jì)算電磁學(xué)基礎(chǔ)電磁理論+應(yīng)用數(shù)學(xué)+計(jì)算機(jī)（軟、硬件）技術(shù)天線理論與技術(shù)電磁波發(fā)射與接收前端器件微波電子線路微波系統(tǒng)/設(shè)備所涉及各類有源、無源電路微波測量基礎(chǔ)微波電路、器件、設(shè)備和系統(tǒng)的測量4/7/202328主要專業(yè)課程簡介現(xiàn)代電子測量技術(shù)一般意義上的無線電測量技術(shù)。主要內(nèi)容應(yīng)包括：測量誤差與數(shù)據(jù)處理、模擬測量、數(shù)字測量、時(shí)域測量、頻域測量、測量用信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)域測量和自動(dòng)測試系統(tǒng)等。4/7/202330電磁場與微波技術(shù)的重要性目前，人類正處在新的技術(shù)革命，即以信息技術(shù)和/或新能源技術(shù)為主導(dǎo)的第四次產(chǎn)業(yè)革命階段。電磁場與微波技術(shù)是與信息技術(shù)密切相關(guān)的，它在國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)及人民生活中占有非常重要的地位，在此次新技術(shù)革命中有著舉足輕重的作用。4/7/202332電磁場與電磁波簡介電磁場與電磁波是自然界物質(zhì)存在和運(yùn)動(dòng)的形式之一。人們注意到電磁現(xiàn)象首先是從它們的力學(xué)效應(yīng)開始的。所發(fā)生重要事件歸納如下：我們的祖先在公元前一世紀(jì)便認(rèn)識到磁現(xiàn)象的存在并發(fā)明了指南針，大約公元前600年希臘人塞利斯發(fā)現(xiàn)了摩擦生電的現(xiàn)象；1785年，法國物理學(xué)家?guī)靵霭l(fā)現(xiàn)了庫侖定律，標(biāo)志著人類對電磁現(xiàn)象的認(rèn)識進(jìn)入了定量認(rèn)識的階段；1819年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)磁針在通電導(dǎo)線附近會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由此揭示了電生磁的奧秘；1831年英國物理學(xué)家法拉第在其著名的實(shí)驗(yàn)中成功地將磁轉(zhuǎn)化成為電流并發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律；4/7/202333電磁場與電磁波簡介1873年，英國物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)表了他的著名論著“電磁研究”，導(dǎo)出了麥克斯韋方程組，從理論上預(yù)測了電磁波的存在；1882年法國數(shù)學(xué)家安培提出了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)假說，為磁現(xiàn)象提供了合理的解釋；1888年，德國科學(xué)家赫茲制作了一個(gè)非常巧妙的裝置，輻射出了波長為30厘米電磁波；1895年，倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)了X射線，隨后人們又發(fā)現(xiàn)了γ射線；1960年，人類第一次產(chǎn)生了激光。4/7/202334電磁場與電磁波簡介在電磁波譜中，傳統(tǒng)上把波長大于0.03毫米的稱為無線電波，其次為紅外線、可見光和紫外線，后三者統(tǒng)稱為熱輻射。無線電波和熱輻射等均屬于電磁波，但由于其波長或頻率的差異、源和產(chǎn)生方法的區(qū)別以及應(yīng)用目的的不同，導(dǎo)致了各自研究方法與內(nèi)容的不一致，從而形成了若干分支，即電磁場與微波技術(shù)、光電子技術(shù)和物理電子技術(shù)等學(xué)科。4/7/202335研究范圍及學(xué)科分支電磁場與微波技術(shù)是專門研究無線電波產(chǎn)生、輻射、傳輸、變換和接收的基本理論、工程設(shè)計(jì)及其應(yīng)用的學(xué)科。4/7/202336研究范圍及學(xué)科分支無線電波波段劃分：超長波：頻率3～30KHz，波長100000～10000m；長波：頻率30～300KHz，波長10000～1000m；中波：頻率300～3MHz，波長1000～100m；短波：頻率3～30MHz，波長100～10m；超短波：頻率30～300MHz，波長10～1m；微波：頻率300MHz～30GHz，波長1m～1cm；毫米波：頻率30～300GHz，波長10～1mm；亞毫米波：頻率300～1000GHz，波長1～0.03mm。4/7/202337名稱波長頻率主要應(yīng)用超長波105～104m3～30KHz海岸與潛艇通信、海上導(dǎo)航等長波104～103m30～300KHz中距通信、船舶通信、水下導(dǎo)航等中波103～102m300～3MHz廣播、海上導(dǎo)航、航空無線電導(dǎo)航等短波102～10m3～30MHz遠(yuǎn)距短波通信、廣播、船舶通信、衛(wèi)星通信、醫(yī)療、工業(yè)加熱等超短波10～1m30～300MHz移動(dòng)無線電通信（公安、消防）、無線電廣播、電視、航空通信、雷達(dá)、遙控遙測、醫(yī)療、工業(yè)加熱、飛機(jī)著陸等微

波分米波1～0.1m300～3000MHz移動(dòng)無線電通信（列車）、電視、雷達(dá)、資源衛(wèi)星、微波中繼通信、醫(yī)療、工業(yè)加熱、飛機(jī)導(dǎo)航、氣象衛(wèi)星等厘米波10～1cm3～30GHz雷達(dá)、微波中繼通信、衛(wèi)星通信、數(shù)字通信、射電天文、醫(yī)療、工業(yè)加熱、氣象衛(wèi)星等毫米波10～1mm30～300GHz波導(dǎo)通信、雷達(dá)、衛(wèi)星通信等亞毫米波1～0.03mm300～1000GHz深空通信、雷達(dá)、大氣測量等4/7/202338研究范圍及學(xué)科分支電磁場與微波技術(shù)學(xué)科的學(xué)科分支包括：電磁場理論、計(jì)算電磁學(xué)、微波理論與技術(shù)、無線電波傳播、天線理論與技術(shù)、微波光學(xué)、微波波譜學(xué)、微波氣象學(xué)、射電天文學(xué)、微波生物醫(yī)學(xué)、微波能應(yīng)用、微波遙感、微波成象、環(huán)境電磁工程學(xué)等。

4/7/202339研究范圍及學(xué)科分支場路統(tǒng)一概念：電磁場理論涵蓋電路理論電路特性是電磁場的宏觀表現(xiàn)場分析：適用于高頻、分布參數(shù)路分析：適用于低頻、集總參數(shù)例：E-U，H-I，η-Z4/7/202340應(yīng)用與發(fā)展方向無線電通信1901年底，意大利人馬可尼和他的研究小組成功地使無線電波跨過大西洋，飛躍了2700公里，它標(biāo)志著遠(yuǎn)距離無線電通信的誕生；1923年后，在專家和業(yè)余愛好者的共同努力下，采用短波使通信距離達(dá)到了幾千公里；1930年左右開始了超短波通信；1940年以后實(shí)現(xiàn)了微波中繼通信；1965年以后利用同步地球衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了全球的微波通信；接著，人們開發(fā)了毫米波資源，使得有可能同時(shí)傳輸幾百萬路電話或幾千路電視；目前人們正在研究并建立“全球通星座”通信系統(tǒng)；無線電波還被應(yīng)用于地下通信。4/7/202341應(yīng)用與發(fā)展方向廣播與電視在廣播電視領(lǐng)域，電磁場與微波技術(shù)也大有用武之地。研制價(jià)廉物美、用途廣泛、性能優(yōu)異和穩(wěn)定可靠的接收機(jī)，以及小巧輕便、美觀大方、效果極佳的全頻道接收天線，至今仍然是人們追求的重要目標(biāo)之一。4/7/202342應(yīng)用與發(fā)展方向雷達(dá)與導(dǎo)航雷達(dá)是指利用無線電波實(shí)現(xiàn)各種信息檢測和目標(biāo)探測的系統(tǒng)。雷達(dá)的概念自20世紀(jì)20年代提出至今已有90多年的歷史。雷達(dá)在軍事方面的重要用途包括：軍用通信、警戒、目標(biāo)跟蹤、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。雷達(dá)在民用方面的主要用途包括：民用通信、精密跟蹤、導(dǎo)航、測繪攝影、飛機(jī)盲著陸、空中及地面交通管制、港口監(jiān)視、氣象預(yù)報(bào)、資源勘測、射電天文、空間技術(shù)等。Radar：RadioDetectionandRanging雷達(dá)：無線電檢測與測距4/7/202343應(yīng)用與發(fā)展方向電子對抗與隱身技術(shù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭將是一場電子戰(zhàn)，勝者將是能夠較好控制和駕馭電磁波譜的一方。隱身技術(shù)是電子對抗領(lǐng)域中發(fā)展較為迅速的一個(gè)分支。有資料表明，利用隱身技術(shù)已經(jīng)能將目標(biāo)的雷達(dá)散射截面降低2～3個(gè)數(shù)量級，在某些情況下甚至更高。隱身技術(shù)的對立面是反隱身技術(shù)。雷達(dá)反隱身技術(shù)的關(guān)鍵是通過研究隱身目標(biāo)大幅度降低雷達(dá)散射截面的機(jī)理和條件，從中尋求反隱身的新方法和新體制。電子對抗是指作戰(zhàn)雙方利用電子設(shè)備和器材所進(jìn)行的電磁頻譜斗爭。電子對抗也稱“電子戰(zhàn)”。目的是削弱、破壞敵方電子設(shè)備的使用效能，保護(hù)己方電子設(shè)備效能得到充分發(fā)揮。4/7/202344應(yīng)用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟(jì)中的其它應(yīng)用微波遙感微波遙感指在遠(yuǎn)離被測目標(biāo)處，利用微波儀器設(shè)備和有關(guān)技術(shù)，探測該目標(biāo)的位置、形態(tài)及其它有關(guān)特性，它包括無源遙感和有源遙感。與光學(xué)照相機(jī)和紅外遙感技術(shù)相比，微波遙感具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）微波無論在白天或夜晚，還是在各種惡劣氣候條件下均可工作，具有“全天候”的工作能力；（2）微波對地表植被、松散沙層以及冰雪具有一定的穿透能力，故其探測范圍更為廣泛。4/7/202345應(yīng)用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟(jì)中的其它應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用微波化學(xué)合成、消解、淬取技術(shù)；微波陶瓷及能源材料高溫?zé)Y(jié)技術(shù)；微波低溫干燥技術(shù)；微波等離子體技術(shù)在新材料和微電子領(lǐng)域的應(yīng)用。4/7/202346應(yīng)用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟(jì)中的其它應(yīng)用農(nóng)業(yè)應(yīng)用微波加熱效應(yīng)的應(yīng)用：谷物烘干、種子烘干、催芽、農(nóng)作物防凍、純化小麥面粉α淀粉酶和木材烘干等；微波加速器所產(chǎn)生電離輻射的應(yīng)用：改變植物的遺傳特性，得到具有抗銹、抗旱、早熟和不倒伏的良種，殺滅害蟲或提高昆蟲養(yǎng)殖效率等。4/7/202347應(yīng)用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟(jì)中的其它應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用微波治療；微波診斷；微波凝固酶；微波滅菌。4/7/202348應(yīng)用與發(fā)展方向毫米波與太赫茲技術(shù)毫米波通信優(yōu)點(diǎn)：保密及抗干擾性強(qiáng)；設(shè)備輕巧可靠，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)與激光相比，對大霧、風(fēng)沙等具有較強(qiáng)的穿透力可用頻帶