程加力 胡全斌

【摘 要】本文結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展背景探討了《高頻電子線路》課程目前的教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法等方面提出了一些觀點(diǎn)和看法，認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)社會(huì)主流通信技術(shù)的發(fā)展調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】高頻電子線路;教學(xué)改革;無(wú)線通信

Research on High Frequency Electronic Circuits Course Teaching Improvement

CHENG Jia-li HU Quan-bin

（Jiangsu Marine Resources Development Research Institute， Huaihai Institute of Technology， Lianyungang Jiangsu 222005， China）

【Abstract】The present teaching situation of High Frequency Electronic Circuits based on ireless communication technology development is discussed. The views and opinions about teaching goal and method are presented. The teaching contents should be adjusted according to social mainstream communication technologies.

【Key words】High Frequency Electronic Circuits; Teaching reform; Wireless communication

0 引言

高頻電子線路是電子與通信等專業(yè)的一門主要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，它的任務(wù)是研究高頻電子電路的基本工作原理與分析方法，掌握通信系統(tǒng)中各個(gè)主要功能模塊的工作原理和具體實(shí)現(xiàn)電路，對(duì)所涉及的各種分析電路基本技術(shù)以及模塊性能指標(biāo)有清晰的概念，并熟練掌握其分析方法，該課程具有較強(qiáng)的理論性和工程性。課程起源于對(duì)無(wú)線電發(fā)送與接收設(shè)備的分析與學(xué)習(xí)，課程內(nèi)容隨著通信技術(shù)的發(fā)展而不斷調(diào)整和改進(jìn)。教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍反映該課程難學(xué)難懂，不好掌握。筆者多年從事該課程教學(xué)工作，根據(jù)教學(xué)體會(huì)對(duì)具體教學(xué)過(guò)程提出了一些改進(jìn)方法以便提高教學(xué)效率。

1 課程背景

最近20年來(lái)，世界無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展迅速，20個(gè)世紀(jì)七八十年代主要是調(diào)幅調(diào)頻系統(tǒng)，從90年代開(kāi)始，無(wú)線蜂窩通信系統(tǒng)從第一代模擬系統(tǒng)迅速發(fā)展到數(shù)字通信系統(tǒng)2G GSM，3G CDMA，直至今日的4G LTE，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)界和科研界正在研發(fā)下一代5G通信技術(shù)，預(yù)計(jì)五到十年后將投入商用。并且，隨著無(wú)線局域網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于WiFi IEEE 802.11bgn、藍(lán)牙、ZigBee（紫蜂協(xié)議）等通信協(xié)議的產(chǎn)品市場(chǎng)也得到了爆發(fā)式的增長(zhǎng)。隨著無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的興起，無(wú)人機(jī)遙控通信市場(chǎng)也得到了快速發(fā)展。表1給出了各種技術(shù)的基本技術(shù)特征，從表中可以看出，現(xiàn)在的主流通信系統(tǒng)已經(jīng)從模擬調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字調(diào)制，工作頻段遠(yuǎn)高于調(diào)頻調(diào)幅，帶寬、調(diào)制方式也有了很大變化，而課堂教學(xué)內(nèi)容必然要反映技術(shù)與市場(chǎng)的變化。

表1 無(wú)線通信系統(tǒng)

自從1978年確定高頻電子線路教學(xué)大綱以來(lái)，經(jīng)過(guò)多次修訂，目前高頻課程主要講授主要是調(diào)幅與調(diào)頻通信電路系統(tǒng)，以及系統(tǒng)各個(gè)功能模塊，如高頻功放電路、混頻電路、選頻網(wǎng)絡(luò)等。與目前社會(huì)主流技術(shù)相比已經(jīng)有一定差距。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，十年前的學(xué)生還使用調(diào)頻收音機(jī)接收校園電臺(tái)的節(jié)目或用于英語(yǔ)聽(tīng)力學(xué)習(xí)，但現(xiàn)在的學(xué)生熟悉電腦、手機(jī)、WiFi，學(xué)英語(yǔ)時(shí)用電腦，很少收聽(tīng)調(diào)幅調(diào)頻電臺(tái)，甚至很多學(xué)生在家庭從小到大根本沒(méi)有接觸過(guò)收音機(jī)。課堂上講授調(diào)頻調(diào)幅收音機(jī)的具體應(yīng)用時(shí)，學(xué)生往往沒(méi)有一個(gè)具體的感受，課堂知識(shí)的接受效率比較低。

2 教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)

對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容有必要做一些取舍，以便符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。首先，國(guó)內(nèi)的常用教材對(duì)無(wú)線電發(fā)展歷史僅僅在前言中做了簡(jiǎn)單說(shuō)明。筆者認(rèn)為，對(duì)于無(wú)線電歷史做詳細(xì)并有趣的講解有助于學(xué)生在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí)消除對(duì)這門課的畏懼感。因此在剛開(kāi)始這門課時(shí)給學(xué)生回顧了無(wú)線電發(fā)展歷史，尤其是發(fā)展過(guò)程中各種有趣的歷史事件，極大提高了學(xué)生的興致并明顯減小了他們學(xué)習(xí)的畏難情緒。

其次，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該將教學(xué)的重點(diǎn)從各種具體電路性能分析轉(zhuǎn)換到基本電路的原理分析上來(lái)。集成電路技術(shù)發(fā)展很快，現(xiàn)在主流的模塊芯片可能過(guò)幾年就被性能更優(yōu)異、價(jià)格更低的產(chǎn)品代替了，對(duì)于應(yīng)用型電子與通信學(xué)科的學(xué)生而言，由于畢業(yè)后絕大多數(shù)是直接工作，而且大部分是從事應(yīng)用工程師這一類的工作，因此學(xué)習(xí)模塊電路的工作原理和基本功能遠(yuǎn)比了解一些具體模塊或者具體芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性更加實(shí)用。

第三，教學(xué)時(shí)適當(dāng)減少分立元件電路的特性分析，目前通信模塊如混頻、調(diào)制和解調(diào)等功能基本上都已經(jīng)集成在一塊芯片中，因此講授完模塊電路原理后，進(jìn)一步強(qiáng)化常用集成電路的應(yīng)用，對(duì)于理論推導(dǎo)過(guò)程簡(jiǎn)單講授即可，忽略復(fù)雜的推導(dǎo)過(guò)程，重點(diǎn)講解原理和結(jié)論，以及芯片電路使用時(shí)的各種技術(shù)特點(diǎn)。

第四，傳統(tǒng)課程安排中，調(diào)幅調(diào)頻和調(diào)相技術(shù)是重點(diǎn)內(nèi)容之一，是其它各種調(diào)制技術(shù)包括現(xiàn)在各種數(shù)字調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)。鑒于現(xiàn)在已經(jīng)很少使用調(diào)頻調(diào)幅收音機(jī)系統(tǒng)，因此調(diào)整了這部分內(nèi)容，對(duì)于調(diào)制的基本原理仍然是重點(diǎn)講授，但對(duì)于課本上的具體的調(diào)頻調(diào)幅電路，則壓縮講授時(shí)間一帶而過(guò)，而重點(diǎn)講授一些現(xiàn)在比較常用的無(wú)線通信技術(shù)，先從比較簡(jiǎn)單的無(wú)線遙控電路講起，再講授表1中列出的各項(xiàng)技術(shù)。此外，由于調(diào)制技術(shù)比較抽象，因此筆者將一些具體的電臺(tái)設(shè)備帶到課堂，給學(xué)生一邊現(xiàn)場(chǎng)演示一邊講解，教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這些措施可以明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

第五，將課堂內(nèi)容與業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者的工作結(jié)合起來(lái)。業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者（HAM）是指那些不是專門從事無(wú)線電工作，卻掌握了一定無(wú)線電與電子技術(shù)，在對(duì)無(wú)線電的學(xué)習(xí)應(yīng)用中產(chǎn)生的樂(lè)趣，從而將無(wú)線電技術(shù)的學(xué)習(xí)、使用、交流當(dāng)作一項(xiàng)個(gè)人興趣愛(ài)好的人。由于每個(gè)國(guó)家都有無(wú)線電頻率使用管制制度，因此無(wú)線電愛(ài)好者通常要加入愛(ài)好者協(xié)會(huì)。筆者嘗試邀請(qǐng)協(xié)會(huì)中的資深無(wú)線電愛(ài)好者帶著業(yè)余電臺(tái)設(shè)備來(lái)到課堂，給學(xué)生們介紹業(yè)余無(wú)線電的歷史和現(xiàn)狀，本地的愛(ài)好者們的各種有趣的活動(dòng)和各種競(jìng)賽，極大激起了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，還有個(gè)別同學(xué)受到吸引加入了業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者協(xié)會(huì)，申請(qǐng)了業(yè)余電臺(tái)執(zhí)照，并參加了業(yè)余無(wú)線電競(jìng)賽。第六，多媒體教學(xué)目前在高校中得到了廣泛應(yīng)用。合理使用多媒體可以大幅度提高教學(xué)效率。教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，課件色彩應(yīng)該比較鮮亮、濃厚，這樣更加吸引學(xué)生注意力。并且動(dòng)態(tài)圖片教學(xué)效果最好，可以在很短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生對(duì)某個(gè)概念建立起具體的印象，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)效果有很大改善。例如對(duì)于諧振回路，教學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在PPT中采用動(dòng)態(tài)圖像列出輸入輸出信號(hào)不同波形，學(xué)生可以很快就對(duì)回路的濾波作用有了清晰認(rèn)識(shí)，一些參數(shù)如信號(hào)內(nèi)阻對(duì)諧振曲線的影響也可以通過(guò)動(dòng)態(tài)圖形象地反映出來(lái)。對(duì)于各種調(diào)制、混頻和解調(diào)，同樣采用動(dòng)態(tài)圖像給出各種調(diào)制結(jié)果圖，學(xué)生也能很快掌握這些概念。甚至包括諧振放大器中使用的傅立葉級(jí)數(shù)的概念，采用動(dòng)態(tài)圖也可以讓學(xué)生更好接受。另一方面，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，并非所有的內(nèi)容都可以使用PPT，例如理論推導(dǎo)過(guò)程羅列在PPT上教學(xué)效果不太好，這些更適合在黑板上板書(shū)推導(dǎo)。

除了多媒體教學(xué)，也要充分利用各種CAD軟件提高教學(xué)效率。為了讓學(xué)生更高效地掌握高頻線路各種調(diào)制解調(diào)方法并進(jìn)行驗(yàn)證，可以通過(guò)MATLAB軟件仿真各種調(diào)制與解調(diào)過(guò)程，在電腦上顯示調(diào)制前后信號(hào)波形，還可以觀察當(dāng)調(diào)制系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)發(fā)生變化時(shí)仿真輸出波形變化情況。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，可以具體生動(dòng)地演示各種抽象晦澀的理論，加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解，并有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3 結(jié)論

隨著現(xiàn)代社會(huì)信息通信技術(shù)不斷發(fā)展，需要對(duì)《高頻電子線路》課程在內(nèi)容和教學(xué)方法上不斷調(diào)整，以適應(yīng)社會(huì)需求，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。本文介紹了一些具體的改革方法和措施，在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果，我們必須不斷改進(jìn)教學(xué)方法，學(xué)習(xí)新的知識(shí)，通過(guò)各種方法來(lái)改善教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)水平，才能達(dá)到令人滿意的教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曾興雯，劉乃安，陳健，等.高頻電子線路[M].2版.北京：高等教育出版社，2009.

[2]張肅文.高頻電子線路[M].5版.北京：高等教育出版社，2009.

[3]馮軍，謝佳奎.電子線路非線性部分[M].5版.北京：高等教育出版社，2010.

[4]陳邦媛.射頻通信電路[M].2版.北京：科學(xué)出版社，2006.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]