物理电子学专业硕士研究生培养方案

物理电子学专业硕士研究生培养方案

（专业代码：080901）

2016年修订

一、培养目标与培养规格

培养德、智、体全面发展，具有较高政治理论素养、宽厚专业基础知识、创新意识强，具备一定科研工作能力，并能在电子科学与技术领域从事物理电子学专业的教学、科研、工程应用等工作的专业技术型高级人才。具体培养规格如下：

(1) 深入学习、掌握马克思主义基本原理，确立辩证唯物主义与历史唯物主义的世界观；坚持四项基本原则，热爱祖国，遵纪守法，品行端正；服从国家需要，积极为社会主义现代化建设服务；

(2) 具有扎实的数学、物理、电子科学与技术基础知识，并掌握相应的实验方法和科研技能;

(3) 掌握基本的研究方法和技能，具有从事教学、科学研究和工程应用等工作能力；

(4) 掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；

(6) 具有较高的外语水平；

(7) 具有一定的计算机操作能力，能熟练运用计算机进行科学计算、论文撰写、文献检索；

二、研究方向

A.电磁波特征信息探测与传播技术；B.光通信与光电检测技术；C.信息对抗技术；D.太阳能电池与光伏技术。

三、学习年限

学习年限为三年，其中课程学习时间一年半，至少修满35学分；完成学位论文时间一年半。外单位委托培养研究生与本校全日制研究生相同。本校在职研究生学习年限为三年至四年，每年应完成1/3的教学工作量，其余时间进行学习。

四、培养方式与方法

硕士生的培养，采取以导师为主，导师与指导小组集体培养相结合的方式。培养采用系统理论学习、进行科学研究、参加学术活动和教学实践活动相结合的办法。既要使硕士生牢固掌握基础理论和专业知识，又要培养硕士生具有从事科学研究、工程应用、高校教学等工作的能力。

硕士生的指导教师由思想正派、学术水平高、在研究工作中有较大成就的教授、副教授担任。导师要教书育人，为人师表，全面关心研究生的成长，及时给予指导。

指导组应对研究生的培养质量全面负责，其主要职责是：

(1) 参与制定本专业研究生培养方案和研究生的个人培养计划；

(2) 审核学位课程的命题及评分结果；

(3) 负责对研究生进行中期考核，对硕士学位论文质量和进展情况进行检查；

(4) 协助组织学位论文答辩。

五、课程设置

硕士生课程设置分为必修课和选修课两大类，必修课（学位课）包括公共课、学科基础课和专业主干课。原则上硕士研究生必须按照本专业培养方案用不多于一年半时间修完规定课程。

(一) 公共必修课(8学分)

1.马克思主义理论课：“中国特色社会主义理论与实践研究”课36学时，2学分；“自然辩证法概论”课18学时，1学分。

2．外国语：开课一年，每周6学时，共216学时，共5学分。

(二)   学科基础必修课(6学分)

学科基础理论课按一级学科开设，计6～9学分，开设2～3门课，每门课不少于36学时。每位研究生至少修满6学分。

(三)专业主干必修课(至少6学分)

专业主干课按二级学科开设，计6～9学分，开设2～3门课，每门课不少于36学时。每位研究生至少修满6学分。

(四) 选修课程

选修课程12～35学分，每门课不少于36学时。每位研究生至少修满12学分，可以跨专业选修。专业方向课列入选修课程，导师在制定研究生个人培养计划时从选修课程中指定。

(五) 必修教学实践环节

必修教学实践环节包括：1. 教学实践；2.科研实践；3.文献综述与开题报告；4.学术活动(学生应积极参加学术活动，学习期间要求每位学生参加一次学术会议)。

我院硕士生试行学分制，必须取得规定的35学分以上方可参加硕士学位论文答辩。考核合格（考试75分以上，考查合格），给予学生规定学分；考试不合格，可给予一次补考机会。研究生应在一年半时间内完成规定学分。成绩考核分考试和考查两种形式。考试一律按百分制评定成绩，考查按优秀、良好、及格、不及格四等级评定成绩。学位课程一律要求考试，非课程类教学环节和中期考核宜用考查的方式进行。学生必须在规定时间内参加考试、考查，如有特殊原因不能按时参加考试、考查时，必须事先提出申请缓考，经主管院长批准，其中公共课须经研究生处批准，方能缓考。擅自不参加考试者，该课程的成绩以零分计，并不予补考。

学分计算方法：每学期按18周计算，若一门课上一学期，则该课程的周学时数为该门课程的学分数。对不足一学期的课程，学分由授课周数除以18折算。实验课程的周学时除以2即为该门课程的学分。一门实验课程的总学分不能超过3学分。对不足一学期的实验课，可按总学时折算给学分。补修本专业大学本科课程不计学分。

具体课程设置见附表。

六、教学实践

为提高研究生的综合素质，研究生学习期间应参加教学实践活动。参加教学实践必须面向大学本、专科学生，参加教学第一线工作。教学实践活动的内容可以是协助教师辅导答疑、批改作业、上实验课、主持课堂讨论、社会调查等，或在教师指导下讲授一定时数的专业基础理论课，或项目研究与开发。教学实践安排在第三学期较为合适。各单位要积极配合为研究生提供教学实践岗位。硕士研究生参加教学实践的教学工作量相当于助教一个月的工作量。教学实践经考核合格者，计1-2学分。效果不好的，不给学分，但允许重新安排一次教学实践。

七、中期考核

1.考核内容：研究生中期考核要求认真填写《研究生中期考核登记表》，学院对研究生的政治思想、课程学习、科研和教学能力等各个培养环节进行全面、综合测评。

(1) 政治思想品德、学习态度评定：研究生要认真做思想小结，并认真填写好中期考核表的自我总结。

(2) 课程成绩、完成学分情况审核。

(3) 学位论文开题报告审核：中期考核前，研究生的学位论文必须开题，并由各指导组统一组织学生做开题报告。开题报告应包括研究背景知识和拟开展的研究工作介绍两方面内容。开题报告主要考察学生对研究背景知识和相关研究领域的最新研究动态的了解，同时考察学生的文献综述能力，采用口头报告（10－15分钟）和书面报告结合形式。开题第一次未通过，允许1－2月内再进行一次，仍未通过者，按学籍管理规定处理。中期考核要审核开题报告登记表。

2.考核时间：一般安排在第四学期的5、6月份进行。

3.考核程序：以专业为单位组成考核小组，由专业负责人为组长，研究生导师、教研室主任、任课教师为组员。考核组负责对研究生进行全面考核。学习成绩优良，达到考核内容要求的，进入硕士论文写作阶段；学习成绩较差，未达到考核内容要求的，不得申请硕士学位。分管研究生的院长全面负责研究生中期考核工作，考核组将考核意见及有关材料送院办公室，由院召开学术委员会会议，审核通过。在规定时间内未按时完成中期考核者，按考核不合格处理。

八、学位论文

学位论文工作的目的是使研究生在科学研究方面受到全面的基本训练，它是培养研究生具有从事科学研究和综合运用所学知识分析问题、解决问题能力的主要环节。在导师指导下，研究生应用不少于一年的时间参加科学研究及撰写学位论文，不计学分。硕士研究生一般应在第三学期内完成论文的选题工作，要求最迟于第四学期开学后的前两个月内提交学位论文计划，并做开题报告，经讨论认为选题合适且计划切实可行的，方能正式开展论文工作。

学位论文的基本要求遵照《河南师范大学授予硕士学位工作细则》的有关规定。学位论文应包括：摘要(中、外文)、目录、引言、主要内容(研究背景、理论推导、实验与计算、结果与讨论等)、参考文献、致谢、必要的附录和在校期间发表论文情况。学位论文应做到概念准确，推理严密，语意通达，数据可靠，结构完整。论文按规定统一格式排版，A4纸打印，具体见《河南师范大学研究生学位论文及其摘要编写格式的要求》。

九、学位授予

学位授予遵照《河南师范大学授予硕士学位工作细则》的有关规定。根据我院具体情况，学位授予还应满足以下补充条件：

1.在校期间，研究生应以第一作者身份（导师除外）在期刊级别不低于国内核心期刊的学术刊物上发表（或已接收）学术论文一篇，且文章第一署名单位应为河南师范大学。

2.研究生在校期间，通过省级以上成果鉴定或国家专利一项，研究生署名为前两名（导师除外）。鉴定或专利第一完成单位为河南师范大学。（1，2两条至少具备其中一条）

3.中期考核成绩在合格以上。

指导教师和院学位委员会要在答辩前对相关材料认真审核，主要材料包括：(1) 成绩单；(2)发表论文原件或刊用证明；(3)中期考核表；(4)参加学术活动情况。对不符合授予学位条件的研究生，根据情况可建议其延长学习时间。

为鼓励向高级别杂志投寄文章，考虑到这些杂志审稿周期较长，如研究生学习期间，已完成科研课题并将研究成果撰写成论文（署名按条例要求），但论文还未录用，研究生参加答辩需向学院提交申请特批，填写“物理与电子工程学院研究生硕士学位申请特批表”，由导师批准同意后交院学位委员会讨论。讨论时，首先由申请人对研究工作的意义、水平和论文未如期发表的原因进行10分钟的陈述，然后由院学位委员会讨论、投票表决，决定是否同意其按期答辩；如不同意申请人按期答辩，到论文被录用时该生再提出申请。

物理电子学专业硕士研究生培养方案课程设置表

课程

类别

课程

编号

课程名称

总学时

学分

开课学期及周学时

备注

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

必 修 课（学位课程）

公

共

课

11_000002

自然辩证法概论

18

1

1

09_000003

英语

216

5

6

6

11_000004

中国特色社会主义理论与实践研究

36

2

2

学

科

基

础

课

09_020013

随机过程与数理统计

54

3

3

至少选6学分

09_020901

现代电路理论

54

3

3

09_020017

高等电磁场理论

54

3

3

专

业

主

干

课

09_020016

电磁波传播与空间环境

54

3

3

至少选6学分

09_020015

导波光学

54

3

3

09_020029

现代数字信号处理

54

3

3

选

修

课

09_020014

高等计算方法

54

3

3

至

少

选

修

12

学

分

09_020019

光纤通信技术

54

3

3

09_020938

传感器技术及应用

36

2

2

09_020937

软件无线电技术

36

2

2

09_020803

现代控制理论

54

3

3

09_020939

电子电路系统设计

54

3

3

09_020811

微弱信号检测

54

3

3

09_020801

数字图像处理

36

2

2

09_020940

射频电路理论与应用

54

3

3

教学

实践

16_229001

教学实践

36

2

2

主要课程介绍

课程编号：020013 课程名称：随机过程与数理统计

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅰ

教学要求：

本课程由“随机过程”和“数理统计”两部分组成，即《高等数理统计》和《高等随机过程》，以满足非数学专业研究生的需要。随机过程是研究随机现象的数学规律性的数学理论分支之一，也是构造随机模型的基础理论之一。通过通过这部分内容的学习，期望学生能较好地理解随机数学的基本思想，掌握几个基本而常用的过程的处理方法，如正态过程、普阿松过程等；特别是马氏过程要重点理解并掌握；会对随机过程进行数学分析，了解平稳过程的谱分解。从而提高学生的数学素质，加强学生开展科研工作和解决实际问题的能力。数理统计是关于数据资料的收集﹑整理﹑分析和推断的学科，通过对本课程的学习，使学生在本科工程数学的基础上，进一步较收入地掌握数理统计的基本理论和方法，培养运用数理统计的方法分析和解决有关实际问题的能力，并为今后学习后继课程打下必要的基础。

教学内容：

第一部分：预备知识

内容：概率论中常用的几个变换，条件期望，随机变量的收敛性。

要求：掌握母函数、特征函数，条件期望，随机变量的以概率收敛及均方收敛。

第二部分：随机过程的基本概念

内容：定义，正态过程，谱阿松过程。

要求：掌握它们的定义及性质。

第三部分：Markov 过程

内容：可数状态 Markov 链，间断型 Markov 过程。

要求：掌握马氏链的状态分类、状态空间的分解、遍历定理、平稳分布；了解 Kolmogorov 向前向后方程。 

第四部分：随机分析

内容：二阶矩过程的定义、均方极限、均方微积分。

要求：会进行数学分析。 

第五部分：平稳过程

内容：概念与性质、谱分解。

第六部分：统计推断准备

理解概念：总体,个体,样本,样本观测值,样本容量,简单随机样本,统计量,记住样本均值,样本方差,样本标准差；理解抽样分布, 熟悉 方布, t分布, F分布的定义, 了解 变量的性质 ⑴可加性; ⑵数学期望与方差；理解上﹑下侧分位数的概念和关系, 会查表确定标准正态分布, 方布, t分布, F分布的分位数；理解样本的分布, 了解样本的经验分布,会绘制分布的直方图。 

第七部分：参数估计

熟练掌握参数的矩估计法, 极大似然估计法, 掌握求参数的连续函数的矩估计, 掌握求参数的严格单调函数的极大似然估计；熟悉点估计的优良标准：⑴无偏性;⑵有效性;⑶均方误差准则; ⑷一致性;⑸充分性;知道⑹完备性；熟练掌握求参数无偏估计的C﹣R下界, 理解有效估计,理解最小方差无偏估计(MVUE),掌握因子分解定理的应用,掌握在单参数指数族分布下求参数的MVUE；理解区间估计的概念, 掌握区间估计的方法找枢轴量法, 熟练掌握单个正态总体均值(方差已知或未知),方差,标准差的区间估计, 掌握分布自由时总体均值的近似区间估计, 总体比率的近似区间估计；掌握两个正态总体：⑴均值差(各正态总体方差已知或各正态总体方差未知但相等), ⑵方差比的区间估计；理解区间估计的优良标准：⑴可靠性;⑵精确性；了解经典方法和贝叶斯方法的主要区别,了解先验分布和后验分布,掌握求参数的贝叶斯估计。

第八部分：假设检验

了解假设检验的概念, 知道假设检验的分类：参数假设检验和非参数假设检验, 理解两类错误的不同以及产生这两类错误的原因；对单个正态总体N((, ), 熟练掌握检验假设条件。掌握分布的检验法, 掌握随机变量独立性的 检验法。

第九部分：回归分析

了解散点图,理解一元线性回归模型, 熟练掌握求一元线性回归模型参数的最小二乘估计并了解最小二乘估计的性质, 掌握建立一元线性回归方程,知道回归直线。 会求误差方差的无偏估计, 掌握一元线性回归方程的有效性的显著性检验。 理解分解式SSY=SSR+SSE的意义, SSR/SSY的大小对两个变量直线关系的影响,会应用一元线性回归方程进行点的预报和区间预报；理解多元线性回归模型, 掌握多元线性回归模型参数的最小二乘估计并掌握最小二乘估计的性质, 会建立多元线性回归方程, 会求误差方差的无偏估计, 掌握多元线性回归方程的整体性有效性的显著性检验和每个自变量作用的显著性检验；掌握可线性化回归模型的处理方法；了解自变量的选择,理解最优回归方程的意义,会求最优回归方程。

第十部分：方差分析与正交试验设计

了解单因素方差分析模型, 掌握单因素方差分析方法；了解双因素方差分析模型, 掌握双因素方差分析方法；了解正交表的特点, 熟练掌握正交表的极差分析法, 掌握正交表的方差分析法。

第十一部分：质量控制图与抽样检验方案

知道质量控制图的作用, 了解 —R控制图的原理,会绘制 —R控制图,知道控制图的诊断；了解抽样检验方案的概念, 了解OC函数,掌握一次计数标准型抽样检验方案的确定, 掌握正态总体下关于均值的一次计量标准型抽样检验方案的确定。 

实验（上机）内容和基本要求

本课程无实验和上机的教学安排，但希望学生结合本专业的特点和所研究的课题，选择部分随机过程实际问题，自己上机计算。 

教材及主要参考书目：

1．刘嘉昆，《应用随机过程》，2002，科学出版社

2．S．M．劳斯，《随机过程》，1997，何声武等译，中国统计出版社

3．汪荣鑫，《数理统计》，西安交通大学出版社,1986

预修课程：

高等数学，付氏变换, 概率统计，线性代数。

课程编号：020901 课程名称：现代电路理论

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅰ

教学要求：

本课程以现代电路理论的前沿领域和热点研究问题为重点内容，全面展示现代电路理论发展的历程和最新研究成果，突出现代电路的设计思想和设计方法，反映现代电路设计技术的最新发展。对于本课程的学习需要注重基础理论和知识的系统性，注意理论和实际相结合，由浅入深，详细介绍现代电路的理论知识和设计技术。主要内容有:电路基本概念、二阶有源RC滤波器、开关网络的分析、非线性电阻电路、动态非线性电路的定性、定量分析、分歧、拟周期与混沌现象、模拟电路故障诊断、人工神经网络电路。教学内容：

第一章 基本概念

1.1 电阻元件 1.2 电容元件1.3 电感元件1.4 电路的线性和非线性1.5 时变与时不变

1.6 无源性和有源性1.7 连续时间系统和离散时间系统

第二章 二阶有源RC滤波器

2.1 引言2.2 滤波器的分类2.3 运算放大器2.4 灵敏度2.5 低通滤波器2.6 带通滤波器

2.7 高通滤波器和陷波滤波器2.8 双积分回路滤波器

第三章 高阶有源滤波器3.1 引言3.2 几种典型的逼近函数3.3 滤波函数的转换3.4 仿真电感3.5 频变负电阻3.6 LF滤波器3.7 MOSFET-C 滤波器3.8 基于电流传输器的RC滤波器3.9 跨导电容滤波器3.10 对数域滤波器简介

第四章 开关网络的分析

4.1 引言4.2 一般开关网络分析的计算机方法4.3 DC-DC变换电路分析的状态平均法4.4 准谐振变换器的分析4.5 取样数据系统的概念4.6 开关电容网络的分析4.7 开关电流电路简介

第五章 非线性电阻电路5.1 引言5.2 非线性电阻电路的三个基本概念5.3 分段线性化方法5.4 非线性电阻电路综合简介

第六章 动态非线性电路的定性、定量方法6.1 引言6.2 一阶非线性电路6.3 相空间、轨道、平衡点6.4 非线性电路方程的线性化及其平衡点类型6.5 李雅普诺夫直接法6.6 周期解与极限环6.7 摄动法6.8 平均法6.9 谐波平衡法

第七章 分歧、拟周期与混沌现象7.1 引言7.2 非线性电路的分歧7.3 非线性电路中的拟周期现象7.4 非线性电路中的混沌现象

第八章 模拟电路故障诊断

第九章 人工神经网络电路教材及主要参考书目：

1．《现代电路理论》， 邱关源编，高等教育出版社，2001年；

2．《现代电路理论与设计》，杨志民编，清华大学出版社，2009年；

3．《电路理论基础教程》， 嵇英华编，科学出版社，2008年；

预修课程：

电路分析、模拟电路、数字电路、数字信号处理

课程编号： 020017 课程名称：高等电磁场理论

总 课 时： 54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅱ

教学要求：

高等电磁场理论是无线电通信、广播、导航、雷达、遥测遥控等各种无线电系统设计中不可缺少的理论基础，是硕士研究生物理电子学专业的一门技术基础课。通过本课程的学习，需要该专业硕士研究生进一步掌握电磁场的运动基本定律、各种定理及基本解法，并能熟练地分析电磁场的传播特性、为解决光电电磁场问题奠定坚实的理论基础。同时，电磁场理论和近年来迅速发展的电磁场数值分析方法，正日渐渗入到许多交叉领域和新兴的学科，应用范围越来越广。所以，本课程的作用不仅关系到学生后续专业课程的学习，而且还将影响他们今后的就业和发展。

教学内容：

第一章 基本概念

§1．1自由空间中麦克斯韦方程组 §1．2 极化 §1．3 洛伦兹力定律 §1．4 赫兹波 §1．5 介质中的波 §1．6 波的反射 §1．7 波导 §1．8 本构关系 §1．9 边界条件

第二章 传输线

§2．1 传输线理论 §2．2 传输线上的瞬态过程 §2．3 正旋稳态传输线 §2．4 集总单元传输线 §2．5 传输线上的简正模式 §2．6 传输线建模

第三章 传播与导行

§3．1 时谐场 §3．2平面波解 §3．3 介质中的电磁波与KDB坐标 §3．4 反射和透射 §3．5 导行 §3．6 谐振

教材及主要参考书目：

1．《电磁波理论》，[美]J．A．Kong著，吴季译，电子工业出版社，2003年。

2．《工程电动力学》，王一平，西安电子科技大学出版社,2000．

3．《电磁理论》，杨儒贵等，西安交通大学出版社，2001。

预修课程

电磁场与电磁波；微波技术与天线

教学网站和相关专业文献网站：

1．西安电子科技大学网站：http：//www．xidian．net．cn/

2．电子科技大学网站：http：//www．uestc．edu．cn/

3．中国电波传播研究所网站：http：//www．crirp．ac．cn/

4．麻省理工学院开放课程： http：//ocw．mit．edu/

课程编号： 020016 课程名称：电磁波传播与空间环境

总 课 时： 54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅰ

教学要求：

电磁波在空间传播基本理论是无线电通信、广播、导航、雷达、遥测遥控等各种无线电系统设计中不可缺少的理论基础，是无线电科学的一个重要组成部分，是一门具有广泛实用意义和科学意义的应用基础学科和交叉学科。利用无线电波传播的规律和特点，以及进行必要的传输特性估算，是研究各种无线电信道特性和正确论证、设计、组织使用各种无线电系统的重要依据。

电磁波在空间的传播主要研究电磁波与传播媒质的相互作用及其在有关系统工程和环境探测研究中的应用。本课程主要介绍电磁波在空间传播的基础知识和在实际工作中的电磁波传播问题。本课程内容具有明显的系统性和全面性，反映了当前电磁波在空间传播领域的主要方向和研究水平。通过本课程的教学，使物理电子学关专业的研究生掌握电磁波传播和空间环境建模的基本理论和方法，为今后的研究工作打下坚实的基础。

教学内容：

第一章 电磁波概述

§1．1电磁波的应用及其发展 §1．2 电磁场基本定律 §1．3 电磁波的时空形态及特征参数 §1．4 电磁波的辐射 §1．5 电磁波的传播基础

§1．5 变换群

第二章 日地空间背景特性

§2．1 太阳能量辐射 §2．2 地球磁场与磁层 §2．3 地球中性大气 §2．4 电离层物理基础 §2．5 中、低层大气 §2．6 地表及地壳的电特性

第三章 日地空间扰动环境

§3．1 太阳活动及其爆发机制 §3．2电离层不规则扰动结构 §3．3 中、低层大气的扰动效应 §3．4 空间环境扰动对人类活动的影响和空间天气预测 §3．5 背景无线电噪声

第四章 电波传播信道及其作用机制

§4．1 引言 §4．2 媒质信道与传播函数 §4．3 电磁波在均匀各向同性有耗媒质空间的传播 §4．4 非均匀媒质中的电磁波传播机制 §4．5 信道与目标的脉冲响应 §4．6 各种无线电系统的空间信道及其传播效应

第五章 地面电波传播

§5．1 地面和地表对电波辐射、接收及传播的影响 §5．2 均匀光滑地面的地波传播 §5．3 分段均匀路径的地波传播 §5．4 地波传播在导航和雷达中的应用 §5．4 地面移动通信中的电波传播

第六章 对流层电磁波传播

§6．1 对流层折射 §6．2 超短波、微波视距传播 §6．3 超短波、微波超视距传播 §6．4 毫米波大气传播 §6．5 光波大气传播

第七章 电离层电磁波传播

§7．1 电离层折射与传播模式 §7．2 短波远距离与环球传播 §7．3 短波多跳反射传播 §7．4 短波天波超视距返回散射传播 §7．5 中波天波传播 §7．5 超短波电离层散射传播

第八章 宇宙空间电波传播

§8．1 空、地传播的大气效应 §8．2 卫星通信、导航的电波传播 §8．3 飞行体跟踪定位

第九章 近地空间环境遥感探测

§9．1 遥感与反演 §9．2地面与植被遥感 §9．3 对流层遥感 §9．4 电离层无线电探测

教材及主要参考书目：

1．《电磁波传播与空间环境》，熊皓，电子工业出版社，2004年。

2．《无线电波传播》，熊皓，电子工业出版社，2000年。

3．《电磁波、天线与电波传播》，潘仲英，机械工业出版社，2003年。

4．谢益溪等．电波传播—超短波、微波、毫米波[M]． 北京：电子工业出版社,1990．

5．ITU-R Recommendations 2000 PI and PN Series volumes．

6．张瑜,郝文辉,高金辉． 微波技术及应用[M]． 西安：西安电子科技大学出版社,2006．

7． 黄捷． 电波大气折射误差修正[M]．北京：国防工业出版社．1999．

预修课程

电磁场与电磁波；微波技术与天线

教学网站和相关专业文献网站：

1. 西安电子科技大学网站：http：//www．xidian．net．cn/

2. 电子科技大学网站：http：//www．uestc．edu．cn/

3. 中国电波传播研究所网站：http：//www．crirp．ac．cn/

4. 麻省理工学院开放课程： http：//ocw．mit．edu/

课程编号：020015 课程名称：导波光学

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅱ

教学要求：

本课程在电磁场理论与近代光学基础上，系统而深入地介绍纤维光学与集成光学中各类介质光波导的传输特性，全面讲述了平面介质波导，光纤，耦合波导，周期性波导，非线性介质波导，光导波调制的基本原理及其应用。利用电磁场和射线光学理论，分析光波导中光的传播规律，平面波导及条形波导的模式理论和光纤的模式理论。讲述光纤的色散特性、色散补偿技术和光纤中的各种非线性效应。介绍光通信系统中常用的无源光器件和有源光器件的结构、工作原理及特性。结合理论进一步介绍导波光学在光通信和光传感等领域的应用和近年来主要进展。

教学内容：

第1章 绪论

1-1 通信历史的回顾 1-2 光纤通信的产生和发展 1-3 光通信关键技术 1-4 光波技术的发展

第2章 电磁场理论基础

2-1 电磁场基本方程 2-2 各向同性媒质中的平面电磁波 2-3 各向异性媒质中的平面电磁波 2-4 电磁波理论的短波长极限--几何光学理论

第3章 光波导的几何光学分析方法

3-1 均匀介质薄膜波导中光线的传播 3-2 芯层折射率渐变的介质薄膜波导中光线的传播 3-3 阶跃光纤中光线的传播 3—4 梯度光纤中光线的传播 3-5 光纤与光源的耦合

第4章 薄膜波导和带状波导的模式理论

4-1 均匀薄膜波导 4-2 渐变薄膜波导 4-3 条形光波导 4-4 带状波导的近似分析方法

第5章 光纤的模式理论

5-1 光纤中的电磁场方程 5-2 阶跃光纤的严格解——矢量模解 5-3 阶跃光纤中的线偏振模 5-4 梯度光纤的解析解法 5-5 光波导的数值分析方法 5-6 模式的正交性和完备性 5-7 微扰法 5-8 模式的横向耦合理论 5-9 模式的纵向耦合理论 5-10 单模光纤

第6章 光纤的色散特性

6-1 色散概述 6-2 材料色散 6-3 单模光纤的色散及单模光纤的分类 6-4 多模光纤的模式色散 6-5 色散导致的光信号畸变及其对通信的影响 6-6 色散补偿

第7章 单模光纤的非线性传输特性

7-1 光波与媒质的非线性互作用 7-2 光信号的非线性传播方程 7-3 自相位调制（SPM） 7-4 交叉相位调制（XPM） 7-5 光孤子传输 7-6 四波混频(FWM) 7-7 受激拉曼散射（SRS） 7-8 受激布里渊散射（SBS）

第8章 无源光器件

8-1 光纤连接器 8-2 光耦合器 8-3 光波复用、解复用器 8-4 光调制器 8-5 光滤波器、光开关、光隔离器、光衰减器 8-6 光纤光栅

第9章 有源光器件

9-1 半导体激光器的工作原理 9-2 半导体激光器的结构及工作特性 9-3 半导体光电检测器 9-4 光放大器

教材及主要参考书目：

使用教材：

《光波导理论与技术》， 李玉权 崔敏，人民邮电出版社

参考书：

1．《光波导理论》， 吴重庆编著，清华大学出版社，第二版；

2．《光波导理论》，（澳）斯奈德，洛夫著，周幼威译，人民邮电出版社；

3．D． Marcuse, Theory of Dielectric Optical Waveguides, Academic Press, San Diego, CA, 1991．

预修课程：

电磁场或电动力学，光学

课程编号：020029 课程名称：现代数字信号处理

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅱ

教学要求：

本课程主要讲授现代数字信号处理的理论与实现方法。要求掌握的主要内容有：离散Wiener滤波器；离散Wiener预测器；离散Kalman滤波；自适应滤波的基本原理；Widrow-Hoff LMS 算法；LMS 算法的收敛特性；自适应噪声抵消器；功率谱估计的经典法；随机信号的参数模型；AR模型的参数估计；最大熵谱估计与AR模型法；AR模型参数的Levinson-Durbin 算法；AR模型参数的Burg 算法；同态滤波与广义叠加定理；信号的时频分析，短时傅里叶变换，时频分析；小波分析，正交基；多分辨率分析；小波与FIR滤波器组；小波与IIR滤波器组；时域滤波器组分析。

教学内容：

第一章 Wiener 滤波与Kalman 滤波

引言；离散Wiener滤波器；离散Wiener预测器；离散Kalman滤波

第二章 自适应滤波

自适应滤波的基本原理；Widrow-Hoff LMS 算法；LMS 算法的收敛特性；自适应噪声抵消器；应用举例

第三章 随机信号的功率谱估计

引言；功率谱估计的经典法；随机信号的参数模型；AR模型的参数估计；最大熵谱估计与AR模型法；AR模型参数的Levinson-Durbin 算法；AR模型参数的Burg 算法

第四章 同态滤波

同态系统的基本概念；广义叠加定理；乘积同态系统，卷积同态系统；负倒谱及其性质；特征系统的计算机实现

第五章 信号的时频分析

短时傅里叶变换；能量化和相关化的时频表示；时频分布；Wigner-Ville 分布；移不变时频表示与仿射时频表示；Wigner-Ville 分布的应用。

第六章 小波分析

STFT和小波变换的比较；离散变换（框架理论），正交基；多分辨率分析；小波与FIR滤波器组；小波与IIR滤波器组；时域滤波器组分析；小波在信号处理中的应用。

教材及主要参考书目：

1．胡广书，《数字信号处理——理论、算法与实现》（第10-13章），清华大学出版社，2001年；

2．姚天任等，《现代数字信号处理》，华中理工大学出版社，2001；

3．黄文梅等，《信号分析与处理——MATLAB语言及应用》，国防科技大学出版社，1999

预修课程：

信号与系统；离散时间信号与系统分析

课程编号：020014 课程名称：高等计算方法

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅰ

教学要求：

本课程属于数值计算系列课程的强化部分，数值计算系列课程是非数学类研究生数学公共基础课程之一。计算方法是一门运用计算机解决数学计算问题的学科，在科学与工程的计算中发挥着重要作用。计算机与计算技术的发展使计算方法的研究和应用有了更广阔的前景。数值模拟方法已成为实验与理论两大科学研究方法之后的第三种方法。因此，学习和掌握计算方法的基本理论，包括算法设计和误差分析，对于将来从事科学研究和工程技术工作的工科研究生来说是必不可少的。本课程在一个较高的层次上，讲授数值计算的基本内容：数值代数，数值逼近，方程数值解，常微分方程数值解，然后转入特殊矩阵及其快速算法和偏微分方程的数值方法。 要求学生了解这些数值计算问题的来源，理解求解它们的数学思想和理论根据，掌握相应计算方法及其计算步骤，能够分析计算中产生误差的原因，能采取减少误差的措施；还希望学生能够解释计算结果的意义，根据计算结果作合理的预测。

教学内容：

第一部分 绪论

内容：计算机中的数系，舍入误差和浮点运算、误差的传播。

要求：掌握误差的来源与常用的控制方法。

第二部分 解线性方程组的直接法

内容：Gauss消去法和LU分解，平方根和追赶法，向量与矩阵的范数，矩阵的条件数，Householder方法与QR分解。

要求：掌握Gauss消去法，平方根法，追赶法和Householder方法的基本原理和思想方法，能对矩阵做LU和QR分解，理解矩阵条件数的意义。

第三部分 解线性方程组的迭代法

内容：Jacobi迭代法，Gauss-Seidel迭代法和松弛迭代法，矩阵的对角占优和不可约对角占优。

要求：掌握构造迭代格式的基本原理与技巧，能判别迭代法的收敛性。

第四部分 非线性方程求根

内容：二分法，简单迭代法收敛性与收敛性分析，Newton法与割线法。

要求：掌握构造迭代格式的基本原理与常用技巧，能对迭代格式作收敛性分析。

第五部分 矩阵特征值与特征向量的计算

内容：特征值的定位与估计，幂法与反幂法，QR算法。

要求：掌握特征值与特征向量计算的算法设计思想，能求解矩阵的特征值与特征向量问题。

第六部分 插值与逼近

内容：常用的多项式插值方法，分片插值，三次样条插值，最佳平方逼近与正交多项式，曲线的最小二乘拟合。

要求：掌握插值问题的提法与求解原理，能对表格函数作出插值的结果与拟合。

第七部分 数值积分与数值微分

内容：Newton-Cotes求积法，复合求积法，Richardson外摊法与Ronberg求积法，Gauss求积法，常用的数值微分法。

要求：掌握常用数值积分法与数值微分法的原理与公式，理解代数精确度的概念，掌 握数值积分公式的误差分析理论和稳定性理论。

第八部分 常微分方程的数值解法

内容：常用的常微分方程数值方法，Runge-Kutte方法，单步法的误差估计理论，多步格式的构造。

要求：掌握微分方程离散的原理和技巧，能对格式作误差估计。

第九部分 特殊矩阵和快速算法

内容：Toeplits线性方程组的解法，Hankel矩阵的求逆和三角分解，中心对称矩阵和Loewner矩阵的性质和应用。

要求：掌握特殊矩阵的性质和常用技巧，掌握快速算法得设计原理，掌握复杂性分析的原理。

第十部分 偏微分方程的数值方法

内容：有限差分方法，有限元方法，谱方法，多重网格法和区域分解法。

要求：掌握偏微分方程离散的原理与技巧，了解各种方法的优点和弱点。

实验（上机）内容和基本要求：

本课程无实验和上机的教学安排，但要求学生结合本专业的特点和所研究的课题，选择部分算法自己上机实现。教学实验就是编程解决实际问题。至少做有求解足够规模的问题的大作业4-5次。

 教材及主要参考书目：

1．《数值分析》李庆样等编，高等教育出版社，2000；

2．《Introduction to Numerical Analysis》J．Stoer and R．Bulirsh，Spinger-Verlag；

3．《数值分析》, 莫定夷编, 上海交通大学出版社 

预修课程：

高等数学

课程编号：020019 课程名称：光纤通信技术

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅱ

教学要求：

本课程旨在介绍光纤通信器件和系统的基本原理和特点。首先介绍光纤的结构、分类和主要特性参数，分别采用电磁场理论和射线方法分析光纤导光原理和模式等概念。阐述光纤的损耗、色散和非线性以及对光纤通信系统的影响。其次介绍光发射系统和光接收系统的基本组成和原理，重点讲解各种半导体激光光源的结构、原理、调制方式和噪声特性，以及PIN和APD光检测器的原理和光接收系统组成、信噪比和灵敏度等性能。再次介绍各种光无源器件以及掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼光纤放大器(OFR)和半导体光放大器(SOA)的工作原理、基本特性和关键技术参数。而后介绍SDH的产生和基本概念，包括SDH的速率等级、SDH的帧结构及组成、SDH的复用结构、SDH 传 送 网、分层模型、物理拓扑。最后介绍光纤通信新技术，包括DWDM技术、光接入网技术、相干光通信技术、光孤子通信技术和全光通信网。

教学内容：

第1章 引言

1．1 光纤通信的发展历史与现状 1．2 光纤通信系统简介 1．3光纤通信中若干基本名词介绍

第2章 光纤

2-1光纤的几何描述 2-2光在光纤中的传输 2-3光纤的模式 2-4光纤的损耗 2-5光纤的色散 2-6光纤的双折射与偏振 2-7光纤的非线性特性

第3章 光源与光发射系统

3-1发射系统简介 3-2半导体材料中的光发射与光吸收 3-3发光二极管 3—4半导体激光器的工作原理与特性 3-5半导体激光器的结构 3-6光发射机结构

第4章 光检测器与光接收系统

4-1光接收系统简介 4-2光检测器 4-3光接收机结构 4-4光接收机的噪声 4-5光接收机的灵敏度

第5章 光无源器件

5-1 光通信系统中的无源器件 5-2 光纤耦合器 5-3 光调制器和光开关 5-4 光纤光栅 5-5 光波导器件 5-6 其它波分复用器件

第6章 光通信中的光放大器

6-1光放大基本原理 6-2半导体激光放大器 6-3掺铒光纤放大器 6-4朗曼光纤放大器 6-5光放大器在系统中的应用

第7章 光通信中的光放大器

7-1光放大基本原理 7-2半导体激光放大器 7-3掺铒光纤放大器 7-4朗曼光纤放大器 7-5光放大器在系统中的应用

第8章 SDH技术

8-1 SDH的产生和基本概念 8-2 SDH的速率等级 8-3 SDH的特点及存在的问题 8-4 SDH的帧结构及组成 8-5 SDH的复用结构、设备类型 8-6 SDH 传 送 网、分层模型、物理拓扑

第9章 光纤通信新技术

9-1 DWDM技术的概念及系统结构 9-2 光网络的概念 9-3 光接入网技术 9-4 相干光通信技术 9-5 光孤子通信技术 9-6 全光通信网

教材及参考书

教材：

《光纤通信系统》，顾婉仪 著，北京邮电大学出版社，1999

参考书：

1． Optical Fiber Communications, Third Edition, Gerd Keiser ed． The McGraw-Hill Companies, Inc． 2000

2．《光纤通信》，国外电子与通信教材系列，李玉权、崔敏、蒲涛，等译，李玉权 校，电子工业出版社，2002

3． Fiber-Optic Communications Technology, Djafar K． Mynbaev, Lowell L． Scheiner eds．, Pearson Education, Inc．, 2001

4．《光纤通信技术》，国外高校电子信息类优秀教材，科学出版社，2002

5． Optical Electronics in Modern Communications, 5th Edition, Amnon Yariv ed．, Oxford University Press, Inc． 1997

6．《现代通信光电子学》，国外电子与通信教材系列，电子工业出版社2002

7．Fiber-Optic Communication Systems, 3rd Edition, Govind P． Agrawal, Wiley-Interscience, June 2002

8．Applications of Nonlinear Fiber Optics, Govind P． Agrawal, Academic Press, 2001

9．《光纤通信基础》，李玲, 黄永清 编著，国防工业出版社，1999

10．《光纤通信原理》，邓大鹏 等编著，人民邮电出版社，2003

预修课程：电磁场或电动力学，光学，通信原理

课程编号：020938 课程名称：传感器技术及应用

总 课 时：36 学 分：2

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅰ

教学要求：

本课程为物理电子学专业硕士研究生的专业基础课，其任务是使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常见非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号处理电路与信号转换电路等。其作用是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为测控系统的设计与开发奠定基础。

教学内容：

第一章 概论

1-1传感器的定义及其作用 1-2传感器的特性 1-3传感器的发展 1-4信号传输方式 1-5信号处理方式

第二章 温度传感器

2-1概述 2-2热电偶 2-3热电阻 2-4热敏电阻 2-5 pn结温度传感器 2-6集成温度传感器 2-7热辐射温度传感器 2-8光纤温度传感器 2-9热敏磁性温度传感器 2-10弹性温度传感器 2-11变色温度传感器 2-12其他温度传感器 2-13温度测量方式

第三章 光电传感器

3-1概述 3-2光敏电阻 3-3光敏二极管 3—4光敏三极管 3-5光电藕合器 3-6光电池 3-7 PSD传感器 3-8固态图像传感器

第四章 磁敏传感器

4-1概述 4-2霍尔元件 4-3集成霍尔传感器 4-4磁敏电阻 4-5磁敏晶体管 4-6其他磁敏传感器

第五章 力敏传感器

5-1概述 5-2力敏传感器的特性 5-3力敏传感器的基本应用 5-4力敏传感器应用实例

第六章 湿敏传感器

6-1概述 6-2湿敏传感器的参数 6-3湿敏传感器的种类 6-4湿敏传感器应用技术

第七章 气敏传感器

7-1概述…… 7-2半导体气敏传感器 7-3恒电位电解式气敏传感器 7-4气敏集成传感器 7-5气敏传感器应用实例

第八章 常用传感器应用电路设计

8-1传感器放大电路的设计 8-2温度传感器应用电路的设计 8-3光电传感器应用电路的设计 8-4磁敏传感器应用电路设计 8-5超声波传感器应用电路的设计 8-6电流传感器应用电路的设计

教材及主要参考书目：

使用教材：

《传感器及其应用》，何希才，国防工业出版社

参考书：

《传感器原理及应用》，唐贤远，成都电子科技大学出版社；

《传感器原理及应用电路》，何希才，电子工业出版社

预修课程：

模拟电路，数字电路

课程编号：020937 课程名称：软件无线电技术

总 课 时： 36 学 分：2

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：II

教学要求：

软件无线电是1992年美国首次提出的一种实现无线通信的新的体系结构。所谓软件无线电（Software Defined Radio,简称SDR），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的“数字/模拟”转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。相较传统的系统，具有通用性好、增加功能方便、小型化、灵敏度高、可靠性高等优点。

软件无线电技术是电子科学与技术、信息通信工程等相关专业的专业课。随着其飞速发展，应用从军事领域走向民用领域，是3G和4G通信等领域的关键技术。本课程主要讲授软件无线电的基本概念、基本理论、数字信号的生成、同步技术、数／模转换器和模／数转换器、软／硬件平台与算法的工程实现，以及智能天线等方面的内容。通过本课程的教学，物理电子学、电路与系统相关专业的研究生可掌握软件无线电技术的基本理论和关键技术，为今后的研究和开发工作打下坚实的基础。

教学内容：

第1章 软件无线电概述

1.1　软件无线电的概念　1.2　软件无线电技术的发展概况　1.3　理想的软件无线电及其限制的解决思路

第2章 软件无线电的体系结构

2.1　体系结构简介　2.2　体系结构研究　2.3　评价软件无线电系统的软件程度的“矢量”　2.4　可编程数字电台(PDR)实例研究

第3章 软件无线电的理论基础

3.1　信号采样理论　3.2　采样率变换原理　3.3　高效数字滤波器

第4章 信号的数字生成

4.1　基带成形滤波　4.2　频率合成技术

第5章 高速ADC

5.1　 D／A转换原理　5.2　 A／D转换器原理　5.3　 ADC的技术指标分析　5.4　超高速数据采集系统　5.5　孔径时间抖动及其对ADC精度的影响　5.6　高速ADC的性能测试　5.7　 Dither技术及其应用　5.8　高速ADC对系统性能的影响及高速ADC芯片的选择　5.9　高速ADC的硬件设计

第6章 射频及模拟前端

6.1　无线收发系统的主要技术指标　6.2　混频器的技术指标设计　6.3　小信号低噪声放大器　6.4　自动增益控制环路　6.5　抗混叠滤波　6.6　高频功率放大器的原理和特性

第7章 数字下变频及同步技术

7.1　数字下变频　7.2　同步技术　7.3　 HSPS0210专用DCL芯片

第8章 软件无线电中的信号处理算法

8.1　软件无线电中的调制解调算法　8.2　利用CORDIC计算特殊函数　8.3　软件无线电中的数字正交技术　8.4　数字化接收技术　8.5　信噪比估计算法

第9章 软件无线电的数字信号处理硬件平台

9.1　 DSP简介　9.2　现场可编程门阵列及开发环境简介　9.3　选择ASIC、FPGA或DSP的原则

第10章 智能天线

10.1　引言　10.2　智能天线的优点及应用　10.3　智能天线提高系统性能的原理　10.4　智能天线的理论研究　10.5　智能天线的工程实现进展　10.6　智能天线分类　10.7　智能天线的理论简介　10.8　波束成形算法　10.9　波达方向估计

教材及主要参考书目：

1．《软件无线电原理与工程应用》，姜宇柏等编，机械工业出版社，2007年；

2．《软件无线电》，（美）Johnson C.R.等著，潘甦译，机械工业出版社，2008年；

3．《软件无线电——无线电工程的现代方法》，（美）Jeffrey H.Reed著，陈强译，人民邮电出版社，2004年；

4．《软件无线电体系结构》，（美）Joseph Mitola III著，赵荣黎等译，机械工业出版社，2003年；

5．《软件无线电原理与技术》，向新，西安电子科技大学出版社，2008年；

6．《软件无线电原理与应用》，杨小牛等编，电子工业出版社，2001年；

7．《软件无线电技术与应用》，钮心忻等编，北京邮电大学出版社，2000年。

预修课程：

模拟电路、数字电路、数字信号处理

教学网站和相关专业文献网站：

1．移动通信在线网站（软件无线电技术专辑）：http://www.mc21st.net/techsubject /subjects/softradio/l01.htm

2．Reed Engineering网站：http://www.softradios.com

3．Mprg（The Mobile and Portable Radio Research Group）网站：http://www.mprg.org

课程编号： 020803 课程名称：现代控制理论

总 课 时： 54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：II

教学要求：

《现代控制理论》课程要求学生掌握的主要内容包括两大部分：第一部分为状态空间表示法的基础知识，包括控制系统的状态空间表达式、状态空间表达式的解、线性控制系统的能控性和能观性、稳定性与李雅普诺夫方法等；第二部分为状态空间表示法在系统控制中的应用，包括线性定常系统的综合、最优控制等。通过本课程的学习，使学生掌握为状态空间表示法的基本原理，初步掌握线性定常系统的综合、最优控制的基本方法，为今后从事控制系统的现代控制方法的设计奠定基础。

教学内容：

第一章 动力学系统的状态空间表示法

动力学系统中状态的基本概念；根据物理模型建立状态空间表达式；根据输入输出关系建立状态空间表达式；等价变换及特征值标准形；组合系统的状态空间表达式；从状态空间表达式求传递函数

第二章 线性控制系统的动态分析

矩阵指数函数；线性定常系统状态方程的解；线性时变系统状态方程的解

第三章 系统的可控性和可观测性分析

问题的提出；线性连续定常系统的可控性；线性连续时变系统的可控性；线性连续定常系统的可观测性；线性连续时变系统的可观测；线性系统可控性与可观测性的对偶关系

第四章 可控/可观测标准形，系统的结构分解与传递函数阵的最小实现

可控标准形与可观标准形；线性系统结构的分解；传递函数矩阵的实现问题；传递函数中零极点对消与状态可控性和可观测性之间的关系

第五章 控制系统的稳定性分析-李亚普若夫第二法

关于稳定性的几个定义；李亚普若夫第一方法；李亚普若夫第二方法；线性系统的李亚普若夫稳定性分析；李亚普若夫第二法在线性系统设计中的应用；非线性系统的李亚普若夫稳定性分析

第六章 状态反馈、状态观测器及系统解耦

两种反馈形式下闭环系统的状态空间表达式；状态反馈与闭环系统极点的配置；状态反馈闭环系统的可控性和可观测性；状态观测器的设计；降维状态观测器；带有状态观测器的状态反馈系统；状态反馈下闭环系统的稳定性；状态反馈解耦

第七章 用变分法求解最优控制系统

最优控制的一般提法；泛函与变分的基本概念；无约束条件的变分问题；端点时间固定，等式约束条件下的变分问题；端点时间未定，等式约束条件下的变分问题

第八章 最小值原理及其应用

最小值原理的基本结论；时间最优控制问题；最少燃料问题

第九章 二次型性能指标的线性最优控制

有限时间调节问题；定常调节问题；线性伺服系统最优控制

教材及主要参考书目：

1．胡寿松,《自动控制原理习题集》（第二版），科学出版社，2003年；

2．刘豹,《现代控制理论》（第二版），机械工业出版社，1999年；

3．刘豹主编,《现代控制理论》, 机械工业出版社，2002；

4．郑大钟编著，《线性系统理论》，清华大学出版社，1990年；

5．常春馨主编，《现代控制理论基础》，机械工业出版社，1988年；

4．陈启宗，《线性系统理论与设计》，科学出版社，1988

预修课程：

高等数学，线性代数，自动控制原理

课程编号：020939 课程名称：电子电路系统设计

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅱ

教学要求：

电子系统设计课程是一门实践性课程，教学内容应突出理论与实践相结合，以运用理论知识解决实际问题的能力为教学的重心，通过实践使学生具有电子系统综合设计能力以及良好的工程素养和创新意识。该课程的设立可以使学生能将已学过的模拟电路、数字电路以及单片机等知识综合运用于电子系统的设计中，从而培养学生对电子系统的设计能力，这是在所有实践性课程中最具活力，最能培养学生的自主学习、实践能力，最能培养学生创新思维的课程之一，必须结合各专业的实际要求，认真组织教学内容和教学方法。

教学内容：

第1章电子系统设计导论1.1电子系统概述

1.2电子系统设计的一般方法

1.3电子系统设计的一般步骤1.4电子系统设计的一般原则

第2章电子系统设计实践基础知识准备2.1常用电子元器件2.1.1电阻器2.1.2电位器

2.1.3电容器2.1.4电感器

2.1.5分立式半导体器件2.1.6继电器

2.2手工焊接技术

2.2.1焊接工具2.2.2焊料与焊剂2.2.3手工焊接工艺2.2.4典型焊接方法2.3电子制作中的抗干扰措施2.3.1干扰的产生及其传播2.3.2干扰信号的抑制2.4故障与诊断2.4.1故障原因2.4.2常见电子电路故障现象及其原因2.4.3电子电路故障诊断与排除

第3章电源电路383.1稳压电源的技术参数3.2直流稳压电源的组成3.3整流及滤波电路3.3.1整流电路3.3.2滤波电路3.3.3整流滤波电路设计原则3.4线性稳压电路3.4.1串联型稳压电路3.4.2三端集成稳压器3.4.3低压差线性稳压器3.5开关型稳压电路3.5.1串联开关型稳压电路3.5.2开关稳压控制器及其应用3.5.3开关稳压器及其应用3.5.4开关稳压电源模块3.6逆变电源3.6.1逆变电源基本原理3.6.2逆变电源典型应用——不间断电源3.7设计实例——可调直流稳压电源

第4章信号发生电路4.1信号发生电路的分类及技术参数4.1.1信号发生器的分类4.1.2信号发生器的技术参数4.2正弦信号发生器4.2.1正弦波振荡电路的组成及振荡条件4.2.2RC正弦波振荡电路4.2.3LC正弦波振荡电路4.2.4晶体振荡电路4.3非正弦信号发生器4.3.1矩形波发生电路4.3.2三角波发生电路4.3.3锯齿波发生电路4.3.4压控振荡器974.4基于555定时器的信号发生器设计4.4.1555定时器的结构及工作原理4.4.2555定时器在波形发生方面的应用4.5集成函数发生器4.5.1集成函数发生器ICL80384.5.2MAX038型高频函数发生器4.6直接数字频率合成技术4.6.1DDS的原理与特性4.6.2常用DDS集成芯片及应用4.7设计实例——函数发生器的设计

第5章功率放大电路5.1功率放大器的分类及技术参数5.1.1功率放大器的分类5.1.2功率放大器的技术参数

5.2常见功率放大电路及特点5.2.1变压器耦合功率放大电路5.2.2无输出变压器耦合功率放大电路5.2.3无电容耦合功率放大电路5.2.4桥式推挽功率放大电路5.3丁类（D类）功率放大电路 5.3.1D类功率放大器的基本原理5.3.2D类功率放大器的设计5.4集成功率放大器5.4.1小功率集成功率放大器5.4.2中等功率集成功率放大器5.4.3大功率集成功率放大器5.4.4集成D类功率放大器5.4.5集成功率放大器设计注意事项5.5设计实例——音响放大器的设计

第6章信号滤波电路6.1滤波器的分类及技术参数6.1.1滤波器的分类及特点6.1.2滤波器的技术参数6.2滤波器的传递函数与频率特性6.3有源滤波器的设计6.3.1有源滤波器概述

6.3.2低通滤波器设计原理及设计实例6.3.3高通滤波器设计原理及设计实例6.3.4带通滤波器设计原理及设计实例6.3.5带阻滤波器设计原理及设计实例6.3.6状态变量型滤波器设计原理及实例6.4滤波器辅助设计工具原理及设计实例6.4.1Filter Solutions滤波器设计软件原理及设计实例6.4.2FilterPro滤波器设计软件原理及设计实例6.5单片集成滤波器原理及其应用6.5.1连续时间集成滤波器6.5.2开关电容集成滤波器6.6抗混叠滤波原理及设计实例6.7设计实例——心电信号放大器设计

第7章信号处理电路7.1基本运算电路7.2仪用放大器7.2.1三运放仪用放大器7.2.2集成仪表放大器原理及应用7.3宽带放大器特点典型应用7.3.1宽带放大器的主要参数7.3.2电压反馈型运放与电流反馈型运放7.3.3宽带放大器设计实例7.3.4射频放大器7.4增益控制放大器7.4.1增益控制的一般方法7.4.2单片集成增益控制放大器7.5信号整形电路7.5.1正弦波整形为方波的电路7.5.2方波整形为正弦波的电路7.5.3单稳触发器构成的波形整形电路7.5.4施密特触发器构成的波形整形电路7.6信号变换电路7.6.1I/V、V/I变换电路原则及设计实例7.6.2电压/频率、频率/电压变换电路原理及设计实例7.6.3峰值检测电路7.6.4绝对值变换电路7.7设计实例——基于热电阻的温度测量电路的设计

第8章MCU应用系统设计8.1MCU概述8.1.1发展简史8.1.2MCU基本结构8.2Freescale Kinetis系列MCU8.2.1概述8.2.2KL25最小系统8.3KL25的中断8.4KL25的存储结构8.5KL25的输入/输出接口8.6KL25的定时/计数器8.7KL25的外设接口8.8设计实例——基于KL25的废水处理控制器的设计

第9章综合设计实例9.1数控恒流源的设计9.2波形发生器的设计9.3低频功率放大器的设计9.4程控滤波器的设计

教材及主要参考书目：

1.《 通信电子电路原理及仿真设计》，叶建威编，电子工业出版社， 2012；

2.《综合电子设计与实践》（第一版）田良编，东南大学出版社，1999

预修课程：大学物理（含半导体器件物理）、电路分析基础、电子技术基础（模拟、数字）、单片机技术

课程编号：020811 课程名称：微弱信号检测

总 课 时：54 学 分：3

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅰ

教学要求：

微弱信号检测是发展高新技术、探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动很多领域的发展具有重要的应用价值。对于淹没在强背景噪声中的微弱信号，运用电子学和近代信号处理手段抑制噪声，进而从噪声中提取和恢复有用的微弱信号。微弱信号检测涉及利用随机噪声理论分析和解释电子系统内部噪声和外部干扰噪声的产生和传播问题，并详细介绍各种不同噪声的抑制方法，以及锁相放大、取样积分、相关检测、自适应降噪等应用技术。

本课程从应用角度出发介绍微弱信号检测的理论、方法和仪器，使学生了解微弱信号检测技术的发展历程、发展方向和微弱信号检测技术的运用领域，使学生理解微弱信号检测仪器的工作原理，使学生掌握微弱信号及其相关的基本概念以及微弱信号检测的一般方法。

教学内容：

第一章 绪 论

1、噪声、干扰与微弱信号的概念

2、微弱信号检测的意义、发展历程和发展方向

3、微弱信号检测的基本方法

第二章 噪声、低噪声前置放大和屏蔽接地技术

1、噪声概述

⑴ 与噪声相关的的几个基本概念

噪声与干扰、噪声的统计特性、随机噪声的功率谱密度及相关函数、放大器或线性网络的噪声带宽、信噪比、信噪改善比与噪声系数

⑵ 电子元器件的噪声

2、低噪声前置放大技术

⑴ 低噪声前置放大器的等效噪声模型

⑵ 低噪声前置放大器的设计

3、微弱信号检测系统的屏蔽与接地技术

第三章 周期性微弱信号检测方法

同步积分器、门积分器、旋转电容滤波器、相关器、数字式相关器、数字式信号平均器。

第四章 周期性微弱信号检测仪器与应用

1、取样积分器 多点信号平均器

2、锁定放大器

⑴ 基本原理

⑵ 主要技术指标

⑶ 过载能力、动态范围与动态协调

⑷ 几种典型的锁定放大器

3、周期性微弱信号检测仪器的应用

第五章 随机性弱信号的最优滤波检测

1、随机信号的基本特征

2、随机信号的维纳滤波

3、随机信号的卡尔曼滤波

4、随机信号的自适应滤波

5、随机性弱信号的最优滤波检测的应用

第六章 离散性微弱光信号的检测

1、光子计数技术

⑴ 原理概述

⑵ 光电倍增管

⑶ 放大器与鉴别器

⑷ 光子计数测量系统

2、光学多通道分析系统（OMA）

⑴ 原理概述

⑵ 多色仪

⑶ 像增强器

⑷ 光电转换器件

⑸ 光学多通道分析系统

3、光子计数器与光学多通道分析系统的应用

教材及主要参考书目：

1.《微弱信号检测》，高晋占编，清华大学出版社，2004年；

2.《微弱信号检测》（第二版），曾庆勇著，浙江大学出版社，1994；

3.《微弱信号检测》，陈佳圭著，中央广播电视大学出版社，1987。

预修课程：

信号与系统，通信原理，随机过程与数理统计，高等数学

课程编号：020801 课程名称：数字图像处理

总 课 时：36 学 分：2

开课单位：物理与电子工程学院 开课学期：Ⅱ

教学要求：

本课程着重于培养学生解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下坚实的理论基础。主要任务是学习数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和实用技术，并能应用这些基本方法开发数字图像处理系统，为学习图像处理新方法奠定理论基础。

教学内容：

第一章：绪论（2学时）

了解数字图像处理的基本概念，发展历史，应用领域和研究内容。通过大量的实例讲解数字图像处理的应用领域；了解数字图像处理的基本步骤；了解图像处理系统的组成。

第二章：数字图像基础（4学时）

了解视觉感知要素；了解几种常用的图像获取方法；掌握图像的数字化过程及其图像分辨率之间的关系；掌握像素间的联系的概念；了解数字图像处理中的常用数学工具。重点掌握图像数字化过程及图像中像素的联系。

第三章：灰度变换与空间滤波 （6学时）

了解空间域图像增强的概念、目的及主要技术；理解直接灰度变换的方法原理；理解直方图的定义、性质及用途；掌握直方图均衡化技术细节；理解直方图规定化处理方法的原理及作用；掌握图像的空间域的平滑和锐化技术方法。重点掌握直方图均衡化技术及常用的图像的空间域的平滑和锐化技术方法。

第四章：频率域滤波 （2学时）

了解傅里叶变换和频率域的概念，理解常用的平滑和锐化滤波器的概念和方法。重点掌握图像的傅立叶变换及常用的图像的频率域的平滑和锐化技术方法。

第五章：图像复原与重建（4学时）

理解图像退化/复原过程的模型；掌握几种常用的空间滤波方法；理解几种常用的频率域方法；了解估计退化函数；了解逆滤波；了解最小均方误差（维纳）滤波。重点掌握常用的空间和频率滤波器，了解逆滤波和维纳滤波。

第六章：彩色图像处理 （4学时）

了解彩色基础、RGB颜色模型以及HIS颜色模型；，理解RGB颜色模型和HIS颜色模型的色度学基础和适用范围；了解常用的彩色图像处理方法。重点在彩色基础和模型、伪彩色处理、全彩色处理基础及彩色变换；不同颜色空间的定义和选择。

第七章：小波变换和多分辨率处理 （自学）

了解小波变换的概念；了解一维和二维小波变换。重点在快速小波变换。

第八章：图像压缩（自学）

了解图像压缩理论及模型；了解图像编码常用方法。重点掌握无损预测编码，有损预测编码，变换编码系统。难点是变换选择，子图像尺寸选择，比特分配。

第九章：形态学图像处理（4学时）

掌握二值形态学和灰度形态学的几种基本操作；了解形态学在图像处理中的应用。 重点掌握图像腐蚀、图像的膨胀、图像的细化。

第十章：图像分割 （2学时）

掌握图像分割的思想及策略；理解点、线和边缘检测和阈值分割的基本思想和方法。 重点掌握图像分割，轮廓跟踪。

第十一章：表示和描述（自学）

了解边界描绘子和区域描绘子；理解图像的几何特征、形状特征、纹理特征与骨架提取以及其他特征。重点掌握纹理描述。

第十二章：目标识别（自学）

了解模式和模式类的概念；了解常用的几种模式识别方法。重点在结构模式识别。

教材及主要参考书目：

1. 《数字图像处理》（第三版），冈萨雷斯著，阮秋琦译，电子工业出版社，2013年；

2. 《计算机视觉:算法与应用》，塞利斯基著，哀海舟译，清华大学出版社，2012年

3. 《MATLAB图像处理实例详解》，杨丹编, 清华大学出版社,2013年

预修课程：数字电路基础，MATLAB语言及应用，数字信号处理