對 《高頻電子線路》課程教學(xué)的思考

楊光義，金偉正 （武漢大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北武漢430079）

《高頻電子線路》是電子、信息、通信類等專業(yè)本科生的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生充分了解該課程各單元電路的基本概念、電路組成和工作原理，掌握各種非線性電子線路分析和設(shè)計(jì)方法，從而為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該課程強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，因而需要注重培養(yǎng)學(xué)生將理論和實(shí)際相結(jié)合的能力。筆者根據(jù)教學(xué)實(shí)踐體會(huì)，對 《高頻電子線路》課程建設(shè)的思考進(jìn)行闡述。

1 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的延伸，但是又不能完全依附于課堂理論教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要有明確的教學(xué)目的和鮮明的實(shí)踐特色，必須注重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，能夠比較熟練地掌握 《高頻電子線路》常用測試儀器的使用方法與基本測試技術(shù)，同時(shí)具有對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析和驗(yàn)算的實(shí)踐能力。

1．1 充分重視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

通過對該課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能和電路參數(shù)估算、調(diào)試以及技術(shù)指標(biāo)測試方法，從而為今后工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)功能電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具體包括以下內(nèi)容：①晶體管高頻小信號(hào)放大實(shí)驗(yàn)。包括晶體管小信號(hào)調(diào)諧放大器特性實(shí)驗(yàn)、寬帶集成放大電路與選頻放大特性實(shí)驗(yàn)、雙柵場效應(yīng)管選頻放大與增益控制實(shí)驗(yàn)和晶體管共射-共基級聯(lián)選頻放大器實(shí)驗(yàn)。②正弦波振蕩實(shí)驗(yàn)。包括電容三點(diǎn)式振蕩電路特性實(shí)驗(yàn)、并聯(lián)型晶體振蕩電路特性實(shí)驗(yàn)、串聯(lián)型晶體振蕩電路特性實(shí)驗(yàn)和MC1648集成壓控振蕩電路特性實(shí)驗(yàn)。③振幅調(diào)制實(shí)驗(yàn)。包括MC1496模擬乘法器調(diào)幅電路特性實(shí)驗(yàn)、二極管環(huán)型調(diào)幅電路特性實(shí)驗(yàn)和雙柵場效應(yīng)管調(diào)幅電路特性實(shí)驗(yàn)。④調(diào)幅波信號(hào)的解調(diào)實(shí)驗(yàn)。包括二極管大信號(hào)檢波和小信號(hào)檢波特性實(shí)驗(yàn)、模擬乘法器同步檢波特性實(shí)驗(yàn)和二極管同步檢波特性實(shí)驗(yàn)。⑤頻率調(diào)制實(shí)驗(yàn)。包括變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路特性實(shí)驗(yàn)和集成壓控振蕩器調(diào)頻電路特性實(shí)驗(yàn)以及調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)實(shí)驗(yàn)。⑥相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)、相移乘法鑒頻器實(shí)驗(yàn)和雙失諧回路鑒頻器實(shí)驗(yàn)。

1．2 配合使用仿真軟件

在該課程的理論教學(xué)中只能進(jìn)行定性分析，不能讓學(xué)生直觀了解電路參數(shù)變化對電路影響的實(shí)際效果。另外，課堂實(shí)驗(yàn)一般只局限于基礎(chǔ)電路的實(shí)驗(yàn)，要讓學(xué)生在課內(nèi)完成系統(tǒng)電路實(shí)驗(yàn)，實(shí)際操作難度很大。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的EDA技術(shù)已經(jīng)滲透到電子系統(tǒng)和集成電路設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，利用仿真技術(shù)對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試已經(jīng)成為電路設(shè)計(jì)的必要手段。如果在教學(xué)中充分利用仿真軟件形象地展示元件參數(shù)的變化對電路性能的影響，無疑會(huì)豐富教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力［1］。

Multisim軟件具有電路設(shè)計(jì)、分析和測試等仿真功能，同時(shí)具有界面直觀、操作方便等特點(diǎn)。另外，該軟件為用戶提供各種虛擬儀器、元件庫、器件庫、模擬電路庫及數(shù)字電路庫等［2］。據(jù)此學(xué)生可以方便地設(shè)計(jì)出各種實(shí)用的模擬電路和數(shù)字電路，并且可以利用軟件中提供的虛擬儀器對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真測試，因而Multisim是一款較為實(shí)用的電路實(shí)驗(yàn)仿真軟件。如果需要更專業(yè)的高頻電路仿真，可使用ADS仿真軟件。

由于仿真實(shí)驗(yàn)畢竟不是真實(shí)實(shí)驗(yàn)，因而有關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不宜太多，教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)也應(yīng)該有所限制。應(yīng)當(dāng)把真實(shí)實(shí)驗(yàn)不容易實(shí)現(xiàn)和綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)電路實(shí)驗(yàn)用仿真實(shí)驗(yàn)代替，充分發(fā)揮仿真實(shí)驗(yàn)的長處，從而達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果。

2 注重 《高頻電子線路》課程與相關(guān)課程的聯(lián)系

《低頻電子線路》課程的主要內(nèi)容包括常用半導(dǎo)體器件、基本放大電路、放大電路的反饋、集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用、波形發(fā)生器和直流穩(wěn)壓電源等。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解各種半導(dǎo)體器件的性能以及半導(dǎo)體器件組成的各種電路及其應(yīng)用。《高頻電子線路》課程的主要內(nèi)容包括選頻網(wǎng)絡(luò)、高頻小信號(hào)放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、振幅調(diào)制與解調(diào)、角度調(diào)制與解調(diào)、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、反饋控制電路和頻率合成技術(shù)等。就實(shí)現(xiàn)功能來說，《高頻電子線路》包括3部分，即信號(hào)的產(chǎn)生（振蕩器）、信號(hào)的放大 （小信號(hào)放大、功率放大）和信號(hào)的變換 （各種調(diào)制和解調(diào)電路）。低頻電子線路采用圖解法和小信號(hào)等效法等方法，以線性的觀點(diǎn)討論電路的輸入阻抗、輸出阻抗、增益、頻率響應(yīng)等特性。《高頻電子線路》絕大部分都屬于非線性電路，一般用解析法和折線分析法等非線性電路的分析方法來進(jìn)行研究。除了需要注意元器件在高頻使用時(shí)的高頻特性外，高頻電路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件基本相同。因此，學(xué)生只有掌握了 《低頻電子線路》課程知識(shí)，才能真正學(xué)好 《高頻電子線路》課程。在學(xué)習(xí) 《高頻電子線路》課程之前，教師注重引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固 《低頻電子線路》課程知識(shí)是十分必要的。

此外，《信號(hào)與系統(tǒng)》、《通信原理》和 《高頻電子線路》都涉及調(diào)制解調(diào)的知識(shí)，但側(cè)重點(diǎn)有所不同。《高頻電子線路》課程主要講述調(diào)制解調(diào)的工作原理和實(shí)現(xiàn)電路，《信號(hào)與系統(tǒng)》課程主要講述應(yīng)用傅里葉變換的性質(zhì)說明搬移信號(hào)頻譜的原理，而 《通信原理》則研究不同的調(diào)制方式對系統(tǒng)性能的影響。因此，在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)課程具體內(nèi)容進(jìn)行靈活處理。

3 結(jié) 語

闡述了 《高頻電子線路》課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，對該課程教學(xué)提出了相關(guān)建議，即應(yīng)該加強(qiáng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和注重 《高頻電子線路》課程與相關(guān)課程的聯(lián)系。由于 《高頻電子線路》是一門教師難教而學(xué)生難學(xué)的課程，因而需要教師不斷進(jìn)行探索，尋找具有可行性的教學(xué)方法，以便讓學(xué)生更好地掌握該課程的相關(guān)知識(shí)，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下良好基礎(chǔ)。

［1］于海勛 ．高頻電路實(shí)驗(yàn)與仿真 ［M］．北京：科學(xué)出版社，2005．

［2］苗澎．SystemView在 “通信電子線路”課程教學(xué)中的應(yīng)用 ［J］．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（6）：34-35．