卞立安 王垚锟 李丹琳 洪颖杰 黄楷程 刘雨

摘  要：为了增强天线课程的时代性并提高学生学习天线的兴趣，将超材料技术引入到天线设计实验教学中。通过构建LOGO贴片天线、卡通型反射阵天线和圆环超材料喇叭天线仿真平台，学生不仅能够加深对三类基本天线工作原理的理解而且能够初步了解超材料技术的强大功能。由于超材料图案具有天然的艺术美，所以学生在仿真超材料天线时可感受到科学与艺术的相融性，这有利于培养学生的科学审美能力。

关键词：超材料技术  天线设计  实验教学改革  科学审美能力

中图分类号：TN820;G642.0              文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0236-03

Application of Metamaterial Technology in Experiment Teaching Reform of Antenna Design

BIAN Li'an*  WANG Yaokun  LI Danlin  HONG Yingjie  HUANG Kaicheng  LIU Yu

（Changsha University of Science and Technology， Changsha， Hunan Province， 410114 China）

Abstract： In order to strengthen the contemporary style of antenna course and then improve the students' interest in learning antenna， the metamaterial technology is introduced into the experimental teaching of antenna design. By structuring the simulation platform of logo patch antenna， cartoon reflective array antenna and ring metamaterial horn antenna， the students can not only deepen their understanding of the working principles of three kinds of basic antennas， but also preliminarily understand the powerful functions of metamaterial technology. Thanks to the natural artistic beauty of metamaterial pattern， students can feel the integration of science and art when they simulate the metamaterial antenna， which is conducive to cultivate students' scientific aesthetic ability.

Key Words： Metamaterial technology; Antenna design; Experiment teaching reform; Scientific aesthetic ability

天线作为射频通信系统的前门起着收发电磁信号的作用。本科专业课程《天线原理与设计》肩负着培养未来天线开发工程师的任务。该课程具有理论抽象且实验测试难以开展的特点，学生普遍感觉无所适从。此外，天线种类繁多，包括偶极子天线、喇叭天线、螺旋天线、贴片天线、反射器天线等，这进一步增加了学生掌握天线基本原理的难度。基于上述情形，各大高校纷纷进行了天线课程教学改革研究[1-3]。其中，一种重要手段是引入电磁仿真软件，如HFSS和CST。仿真平台的搭建大大提高了天线原理验证与设计的效率，能够直观地查看天线的回波损耗、方向图以及表面电流分布等重要参数。

然而，仿真实验中更多地强调天线的工作原理，且天线形式陈旧，课程的趣味性和时代性并没有得到提高，以至学生的学习动力没有显著增强，甚至一些同学对软件操作不熟悉反而进一步降低了学习热情。……