信息與電子專業(yè)導論講座概要

信息與電子專業(yè)導論

講座（二）北京理工大學信息與電子學院徐曉文8/13/20241課程目的介紹學院本科教學、國際交流、學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系介紹電子信息工程專業(yè)內(nèi)涵、培養(yǎng)目標與人才需求介紹相關專業(yè)（方向）內(nèi)涵、應用、人才需求與就業(yè)8/13/20242講座內(nèi)容電子信息類專業(yè)課程體系及主要課程關系電子信息工程專業(yè)簡介電磁場與微波技術專業(yè)（方向）簡介8/13/20243電子信息類專業(yè)

課程體系及主要課程關系

8/13/20244專業(yè)課程電路與系統(tǒng)信號與信息處理信號與圖像處理通信工程電子科學與技術電磁場與微波技術信息對抗技術信息科技菁英班專業(yè)基礎課程電學電子學模塊信號模塊電磁場與波模塊機械制造模塊工程概論計算機模塊公共基礎課程自然科學人文科學工具人生規(guī)劃就業(yè)指導體育電子信息類專業(yè)課程體系圖8/13/20245電子信息類專業(yè)主要課程關系結構圖工科數(shù)學分析線性代數(shù)概率與數(shù)理統(tǒng)計大學物理復變函數(shù)與積分變換數(shù)理方程與特殊函數(shù)C語言程序設計或C++程序設計電磁場理論微波技術基礎或微波工程導論數(shù)據(jù)結構與算法設計計算機原理與應用信號與系統(tǒng)控制理論基礎隨機信號分析數(shù)字信號處理數(shù)字通信原理電路分析基礎模擬電路數(shù)字電路通信電路與系統(tǒng)專業(yè)課程模塊大學計算機基礎工程制圖基礎工程概論8/13/20246例1電路分析基礎如果在一個電路中只有一個電容元件、或者只有一個電感元件，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”。8/13/20247例1電路分析基礎RC電路的零輸入響應8/13/20248例1電路分析基礎如果在一個電路中包含兩個儲能元件（電容和電感），此時描述電路狀態(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，從而該動態(tài)電路稱為“二階電路”。8/13/20249例1電路分析基礎串聯(lián)RLC電路的沖激響應工科數(shù)學分析8/13/202410例2電磁場理論波動方程簡稱波方程，是一種重要的偏微分方程，用以描述各類波動現(xiàn)象，包括機械波和電磁波等。電磁場理論中的波方程為二階偏微分方程。8/13/202411例2電磁場理論均勻、無源空間電磁場對應的標量位Ψ滿足如下齊次波方程：直角坐標圓柱坐標球坐標數(shù)理方程與特殊函數(shù)、復變函數(shù)與積分變換8/13/202412例3信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)是通信工程的一門基礎課程，主要研究確定信號與線性非時變系統(tǒng)。除了微積分知識的應用以外，在這門課程中還會涉及復變函數(shù)理論和各類積分變換，如傅里葉變換、Laplace變換、Z變換和卷積運算。復變函數(shù)與積分變換8/13/202413電子信息工程專業(yè)簡介8/13/202414專業(yè)概述電子信息工程是一門應用計算機等現(xiàn)代化技術進行電子信息控制和信息處理的學科，主要研究信息的獲取與處理，電子設備與信息系統(tǒng)的設計、開發(fā)、應用和集成。本專業(yè)的特點是涉及面廣，是集現(xiàn)代電子技術、信息技術、通信技術于一體的專業(yè)。電子信息技術是信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最為迅速的方向之一，在國民經(jīng)濟的發(fā)展中起到非常重要的作用，代表了當今信息時代人類社會的發(fā)展需求。8/13/202415專業(yè)概述天線天線發(fā)射機接收機電磁波無線通信系統(tǒng)示意圖電路與系統(tǒng)、信號與信息處理、信號與圖像處理電磁場與微波技術8/13/202416培養(yǎng)目標與要求電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)具備電子技術和信息系統(tǒng)的基礎知識，能從事各類電子設備和信息系統(tǒng)的研究、設計、制造、應用和開發(fā)的高等工程技術人才。本專業(yè)是一個電子和信息工程方面的較寬口徑專業(yè)。學生主要學習信號的獲取與處理、電子設備與信息系統(tǒng)等方面的專業(yè)知識，受到電子與信息工程實踐的基本訓練，具備設計、開發(fā)、應用、集成電子設備和信息系統(tǒng)的基本能力。8/13/202417人才需求當今社會是高度信息化的社會，信息技術是社會發(fā)展與進步的原動力之一。信息技術極大的改變了現(xiàn)代人類的學習和工作模式，也徹底改變了人類文明的演進方式與速度。作為信息技術重要分支的電子信息技術，其發(fā)展尤為迅猛，新技術新理念層出不窮；并已成為發(fā)展最快、滲透性最強、應用范圍最廣的關鍵技術之一。8/13/202418人才需求電子信息工程專業(yè)是前沿學科，現(xiàn)代社會的各個領域及人們?nèi)粘Ｉ畹榷寂c電子信息技術有著緊密的聯(lián)系。僅從國內(nèi)情況看，全國各地從事電子技術產(chǎn)品生產(chǎn)、開發(fā)、銷售和應用的企事業(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用所學知識技能，適應現(xiàn)代電子技術發(fā)展要求，從事企事業(yè)單位與電子信息工程專業(yè)相關的產(chǎn)品及設備的生產(chǎn)、安裝調(diào)試、運行維護、銷售及售后服務、新產(chǎn)品技術開發(fā)等高級應用型技術人才和管理人才，是社會發(fā)展和經(jīng)濟建設的客觀需要。8/13/202419BIT

電子信息工程專業(yè)北京理工大學電子信息工程專業(yè)在前述寬口徑培養(yǎng)的基礎上，重點突出一下五個研究方向：電路與系統(tǒng)電磁場與微波技術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研究方向的學生畢業(yè)時均取得電子信息工程專業(yè)的畢業(yè)證和學位證。8/13/202420BIT

電子信息工程專業(yè)北京理工大學電子信息工程專業(yè)是北京市特色專業(yè)、北京理工大學名牌專業(yè)，是信息與電子學院的主體專業(yè)。本專業(yè)的畢業(yè)生理論扎實，動手能力強，工程素養(yǎng)高，系統(tǒng)概念強。對國內(nèi)，特別是國防信息系統(tǒng)建設具有至關重要的作用，如雷達，聲納，抗干擾通信，數(shù)據(jù)鏈，嵌入式計算機，高速信號處理技術，空間探測，深空通信，水下通信，專用集群通信，北斗系統(tǒng)，精確制導等。近年來，本專業(yè)及所在的學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域高層次人才培養(yǎng)做出了重要貢獻。8/13/202421BIT

電子信息工程專業(yè)北京理工大學電子信息工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)領域主要包括，國防與民用相關部門的科研院所、技術開發(fā)單位和企事業(yè)單位電子信息工程及其相關領域的技術開發(fā)、應用和管理等崗位，以及大專院校教學與科研崗位。本專業(yè)支撐學科包括電子科學與技術和信息與通信工程兩個一級學科，設有碩士學科點、博士學科點和博士后流動站。50%以上的畢業(yè)生繼續(xù)攻讀研究生。2013年度畢（結）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、國家機關和事業(yè)單位等。8/13/202422電磁場與微波技術

專業(yè)（方向）簡介8/13/202423電磁場與微波技術方向的主要專業(yè)基礎課程序號課程名稱備注1電磁場理論必修2微波技術基礎必修主要專業(yè)基礎課程簡介8/13/202424主要專業(yè)基礎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系及其空間分布和時間變化。本課程重點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。8/13/202425主要專業(yè)基礎課程簡介微波技術基礎微波技術主要研究微波的產(chǎn)生、傳輸、變換、檢測、發(fā)射和測量的基本理論和基本概念。本課程重點討論各種微波傳輸線、微波諧振器、常用微波元器件的基本原理和工程應用。8/13/202426電磁場與微波技術方向的主要專業(yè)課程序號課程名稱備注1計算電磁學基礎必修2天線理論與技術必修3微波電子線路必修4微波測量基礎必修5微波頻率源設計必修6微波系統(tǒng)設計必修7微波網(wǎng)絡基礎選修8電磁兼容原理選修9現(xiàn)代電子測量技術選修主要專業(yè)課程簡介8/13/202427主要專業(yè)課程簡介計算電磁學基礎電磁理論+應用數(shù)學+計算機（軟、硬件）技術天線理論與技術電磁波發(fā)射與接收前端器件微波電子線路微波系統(tǒng)/設備所涉及各類有源、無源電路微波測量基礎微波電路、器件、設備和系統(tǒng)的測量8/13/202428主要專業(yè)課程簡介微波頻率源設計微波能源生成設備（器件）微波系統(tǒng)設計發(fā)射系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、綜合系統(tǒng)微波網(wǎng)絡基礎微波電路的分析和設計方法電磁兼容原理電磁兼容性是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行且不對環(huán)境和其他設備產(chǎn)生超標電磁干擾的能力。8/13/202429主要專業(yè)課程簡介現(xiàn)代電子測量技術一般意義上的無線電測量技術。主要內(nèi)容應包括：測量誤差與數(shù)據(jù)處理、模擬測量、數(shù)字測量、時域測量、頻域測量、測量用信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)域測量和自動測試系統(tǒng)等。8/13/202430電磁場與微波技術的重要性近代人類歷史上已經(jīng)歷過的三次產(chǎn)業(yè)革命：300多年前以紡織機械改革為突破口，以蒸汽機的廣泛應用為核心的第一次產(chǎn)業(yè)革命；200多年前以電的生產(chǎn)和電力的廣泛應用為標志的第二次產(chǎn)業(yè)革命；19世紀末20世紀初以核能的開發(fā)和電子技術的廣泛應用為標志的第三次產(chǎn)業(yè)革命。8/13/202431電磁場與微波技術的重要性目前，人類正處在新的技術革命，即以信息技術和/或新能源技術為主導的第四次產(chǎn)業(yè)革命階段。電磁場與微波技術是與信息技術密切相關的，它在國民經(jīng)濟、國防建設及人民生活中占有非常重要的地位，在此次新技術革命中有著舉足輕重的作用。8/13/202432電磁場與電磁波簡介電磁場與電磁波是自然界物質(zhì)存在和運動的形式之一。人們注意到電磁現(xiàn)象首先是從它們的力學效應開始的。所發(fā)生重要事件歸納如下：我們的祖先在公元前一世紀便認識到磁現(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，法國物理學家?guī)靵霭l(fā)現(xiàn)了庫侖定律，標志著人類對電磁現(xiàn)象的認識進入了定量認識的階段；1819年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)磁針在通電導線附近會發(fā)生偏轉，由此揭示了電生磁的奧秘；1831年英國物理學家法拉第在其著名的實驗中成功地將磁轉化成為電流并發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律；8/13/202433電磁場與電磁波簡介1873年，英國物理學家麥克斯韋發(fā)表了他的著名論著“電磁研究”，導出了麥克斯韋方程組，從理論上預測了電磁波的存在；1882年法國數(shù)學家安培提出了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)假說，為磁現(xiàn)象提供了合理的解釋；1888年，德國科學家赫茲制作了一個非常巧妙的裝置，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。8/13/202434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)別以及應用目的的不同，導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、光電子技術和物理電子技術等學科。8/13/202435研究范圍及學科分支電磁場與微波技術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、工程設計及其應用的學科。8/13/202436研究范圍及學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。8/13/202437名稱波長頻率主要應用超長波105～104m3～30KHz海岸與潛艇通信、海上導航等長波104～103m30～300KHz中距通信、船舶通信、水下導航等中波103～102m300～3MHz廣播、海上導航、航空無線電導航等短波102～10m3～30MHz遠距短波通信、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移動無線電通信（公安、消防）、無線電廣播、電視、航空通信、雷達、遙控遙測、醫(yī)療、工業(yè)加熱、飛機著陸等微

波分米波1～0.1m300～3000MHz移動無線電通信（列車）、電視、雷達、資源衛(wèi)星、微波中繼通信、醫(yī)療、工業(yè)加熱、飛機導航、氣象衛(wèi)星等厘米波10～1cm3～30GHz雷達、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波導通信、雷達、衛(wèi)星通信等亞毫米波1～0.03mm300～1000GHz深空通信、雷達、大氣測量等8/13/202438研究范圍及學科分支電磁場與微波技術學科的學科分支包括：電磁場理論、計算電磁學、微波理論與技術、無線電波傳播、天線理論與技術、微波光學、微波波譜學、微波氣象學、射電天文學、微波生物醫(yī)學、微波能應用、微波遙感、微波成象、環(huán)境電磁工程學等。

8/13/202439研究范圍及學科分支場路統(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-Z8/13/202440應用與發(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，它標志著遠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到了幾千公里；1930年左右開始了超短波通信；1940年以后實現(xiàn)了微波中繼通信；1965年以后利用同步地球衛(wèi)星實現(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)；無線電波還被應用于地下通信。8/13/202441應用與發(fā)展方向廣播與電視在廣播電視領域，電磁場與微波技術也大有用武之地。研制價廉物美、用途廣泛、性能優(yōu)異和穩(wěn)定可靠的接收機，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之一。8/13/202442應用與發(fā)展方向雷達與導航雷達是指利用無線電波實現(xiàn)各種信息檢測和目標探測的系統(tǒng)。雷達的概念自20世紀20年代提出至今已有90多年的歷史。雷達在軍事方面的重要用途包括：軍用通信、警戒、目標跟蹤、導彈制導等。雷達在民用方面的主要用途包括：民用通信、精密跟蹤、導航、測繪攝影、飛機盲著陸、空中及地面交通管制、港口監(jiān)視、氣象預報、資源勘測、射電天文、空間技術等。Radar：RadioDetectionandRanging雷達：無線電檢測與測距8/13/202443應用與發(fā)展方向電子對抗與隱身技術現(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。隱身技術是電子對抗領域中發(fā)展較為迅速的一個分支。有資料表明，利用隱身技術已經(jīng)能將目標的雷達散射截面降低2～3個數(shù)量級，在某些情況下甚至更高。隱身技術的對立面是反隱身技術。雷達反隱身技術的關鍵是通過研究隱身目標大幅度降低雷達散射截面的機理和條件，從中尋求反隱身的新方法和新體制。電子對抗是指作戰(zhàn)雙方利用電子設備和器材所進行的電磁頻譜斗爭。電子對抗也稱“電子戰(zhàn)”。目的是削弱、破壞敵方電子設備的使用效能，保護己方電子設備效能得到充分發(fā)揮。8/13/202444應用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟中的其它應用微波遙感微波遙感指在遠離被測目標處，利用微波儀器設備和有關技術，探測該目標的位置、形態(tài)及其它有關特性，它包括無源遙感和有源遙感。與光學照相機和紅外遙感技術相比，微波遙感具有如下優(yōu)點：（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。8/13/202445應用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟中的其它應用工業(yè)應用微波化學合成、消解、淬取技術；微波陶瓷及能源材料高溫燒結技術；微波低溫干燥技術；微波等離子體技術在新材料和微電子領域的應用。8/13/202446應用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟中的其它應用農(nóng)業(yè)應用微波加熱效應的應用：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。8/13/202447應用與發(fā)展方向微波在國民經(jīng)濟中的其它應用生物醫(yī)學應用微波治療；微波診斷；微波凝固酶；微波滅菌。8/13/202448應用與發(fā)展