基于MATLAB仿真的《高頻電路》教學(xué)探討

萬凱，盧莎

（南京大學(xué)金陵學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210089）

0 引言

隨著科技的飛速發(fā)展，通信技術(shù)作為其中日新月異的一個領(lǐng)域，同樣也在高速地發(fā)展。在高校通信專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)中，《高頻電路》和《通信原理》作為其中重要的兩門基礎(chǔ)課程，對于通信專業(yè)人才培養(yǎng)起著重要的作用。

在這里，我們就《高頻電路》的教學(xué)改進(jìn)進(jìn)行一些探討。在傳統(tǒng)的理論教學(xué)基礎(chǔ)上，引入仿真軟件對高頻電路進(jìn)行仿真，有助于進(jìn)一步掌握理論知識，對即將開展的《高頻電路》實驗教學(xué)也能起到一定的促進(jìn)作用。

1 《高頻電路》傳統(tǒng)教學(xué)模式的一些優(yōu)缺點

《高頻電路》這門課，有幾個多，概念多，電路多，分析方法也多，傳統(tǒng)《高頻電路》的教學(xué)模式，一般采用先理論教學(xué)，后采用實驗教學(xué)的方式，通常，理論和實驗的教學(xué)會分開，放在兩個相鄰的學(xué)期。這種方式帶來的好處是，學(xué)生通過理論教學(xué)可以先掌握《高頻電路》的理論知識，了解整個理論的課程體系；而后再進(jìn)行實驗教學(xué)，對各個理論知識進(jìn)行實驗驗證，從而促進(jìn)《高頻電路》理論知識的掌握和吸收。然而，學(xué)生在《高頻電路》理論學(xué)習(xí)的時候，對于理論知識的掌握可能就有一定的難度，并不能很好的掌握，再加上相隔一個學(xué)期的時間，再來進(jìn)行實驗教學(xué)的時候，依然存在一定的難度。

1 MATLAB軟件仿真對《高頻電路》教學(xué)的促進(jìn)作用

使用軟件仿真來促進(jìn)教學(xué)的方法很多高校都已經(jīng)在使用。在《高頻電路》這門課上，使用MATLAB等軟件對信號進(jìn)行仿真，并對電路運(yùn)信號進(jìn)行分析，不僅可以讓學(xué)生通過仿真來觀察各信號的產(chǎn)生和運(yùn)行、信號輸出的運(yùn)行結(jié)果及頻譜等相應(yīng)的處理圖形。關(guān)鍵在于，在理論課和實驗課之間能夠起一個銜接的作用。實驗之前的實驗預(yù)習(xí)要求學(xué)生回顧理論知識，同時對相關(guān)實驗通過MATLAB作出仿真，不僅能夠深入掌握理論知識的內(nèi)容，同時也對實驗的結(jié)果作出了仿真，進(jìn)而通過實際電路實驗后，兩相對照，通過理論結(jié)合實踐，更有利于學(xué)生掌握該部分的內(nèi)容。

2 MATLAB在《高頻電路》實際實驗教學(xué)中的應(yīng)用

在《高頻電子線路》[1]中，像超外差式接收機(jī)，調(diào)幅、調(diào)頻實驗及相應(yīng)的解調(diào)實驗等，都可以使用MATLAB進(jìn)行仿真。傳統(tǒng)教學(xué)中，我們對信號的傳輸和變換進(jìn)行分析，而通過MATLAB可以直接繪圖，顯得更直觀。在這里，我們就用調(diào)幅實驗來舉個例子。

以普通調(diào)幅波（AM）為例，調(diào)幅波的表達(dá)式、波形，設(shè)調(diào)制信號為單一頻率的余弦波：

載波信號為：

已調(diào)波的表示式為：

調(diào)幅波的頻譜：

相應(yīng)時域信號和頻域信號波形如圖1所示。

圖1

在實驗電路中，通常我們只能實現(xiàn)AM信號的調(diào)制和解調(diào)，而采用MATLAB進(jìn)行仿真的同時，甚至可以加入不同信噪比對AM調(diào)制和解調(diào)影響等其他的仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2

3 結(jié)語

信號仿真是非常實用的高頻電路實驗?zāi)M工具，不僅可以加深對理論的理解，可以在實驗前預(yù)先驗證理論的正確性和實驗結(jié)果，還可以通過仿真實現(xiàn)信號的進(jìn)一步處理，得出在加入信噪比等不同條件下的信號處理仿真結(jié)果，對于實驗教學(xué)的開展起到積極的促進(jìn)作用。同時通過培養(yǎng)學(xué)生的仿真動手能力，實現(xiàn)學(xué)習(xí)提高和創(chuàng)新實踐，開拓新思路，實現(xiàn)專業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展。

[1]張肅文.高頻電子線路（第五版）.高等教育出版社，2009-05-01