彭芳++吳軍++唐書(shū)娟++盧丁丁++馬健

摘 要 微波電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)不可或缺的補(bǔ)充和延伸。在深入分析該教學(xué)內(nèi)容和課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，依托射頻信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，本著虛實(shí)結(jié)合的組訓(xùn)原則，通過(guò)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室功能以改善教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件和改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以及引導(dǎo)學(xué)員開(kāi)發(fā)教學(xué)輔助軟件攻克理論教學(xué)中的重難點(diǎn)內(nèi)容等手段，有效提升學(xué)員的知識(shí)綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力，為今后從事裝備維護(hù)保障打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 微波電子線路；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)踐能力

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）02-0134-04

1 引言

微波電子線路是微波無(wú)源器件與有源器件的有機(jī)組合，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、對(duì)抗、衛(wèi)星通信等各種微波電子系統(tǒng)中，其研究?jī)?nèi)容是微波電子系統(tǒng)中各種功能模塊的原理及設(shè)計(jì)，包括微波信號(hào)的產(chǎn)生、放大、變頻和控制等，它們是微波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)前端的核心組成部分[1]。該課程立足于微波電子線路的基本理論、基本概念和基本分析方法，具有理論性強(qiáng)、工程應(yīng)用廣、與信息化武器裝備聯(lián)系緊密等特點(diǎn)[2]，因此，它是空軍工程大學(xué)電子類專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)必修課，對(duì)學(xué)員掌握微波電子線路的基本理論、微波有源器件和微波電路的設(shè)計(jì)和使用等方面具有重要作用。

該課程的教學(xué)目標(biāo)主要有兩方面：一是夯實(shí)學(xué)員在微波電子器件（半導(dǎo)體和電真空器件）和微波電路的工作原理、性能參數(shù)和分析方法等方面的理論基礎(chǔ)知識(shí)，為今后自主學(xué)習(xí)專業(yè)前沿知識(shí)提供有力的理論支撐；二是培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)際動(dòng)手和創(chuàng)新能力，主要體現(xiàn)為初步具備利用專用微波測(cè)量?jī)x器測(cè)量相應(yīng)模塊技術(shù)參數(shù)的能力，具備利用史密斯圓圖進(jìn)行簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)和運(yùn)用ADS等軟件對(duì)微波放大器和振蕩器進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力，以及能對(duì)機(jī)載設(shè)備的基本微波部件進(jìn)行分析、測(cè)試和維護(hù)的能力。

由于該課程是以電磁場(chǎng)理論和微波技術(shù)為理論基礎(chǔ)，存在理論抽象難懂、公式推導(dǎo)多而復(fù)雜、技術(shù)難度高等特點(diǎn)，同時(shí)不斷涌現(xiàn)的新材料使得微波器件更新?lián)Q代快，相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容更新也較快。這就要求微波電子線路課程的教學(xué)要與時(shí)俱進(jìn)，在教學(xué)方法上不但要注重理論知識(shí)的賦予與接受，還要注重綜合能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)微波頻段電子裝備教學(xué)和維護(hù)工作的需要[2]。如何在有限的課時(shí)內(nèi)，讓學(xué)員牢固掌握微波電子線路的理論知識(shí)，培養(yǎng)分析電路、設(shè)計(jì)電路的能力，為裝備維護(hù)實(shí)習(xí)和以后的裝備維護(hù)保障工作打牢基礎(chǔ)，是課題組需要緊密關(guān)注和思考的問(wèn)題。

在軍隊(duì)院校本科生教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在加深學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的理解、逐步提高實(shí)踐動(dòng)手能力、穩(wěn)步提升其綜合構(gòu)建能力、進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)員的工程意識(shí)和裝備意識(shí)[3]等方面有著不可替代的作用。因此，積極建設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，利用現(xiàn)代微波EDA軟件構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對(duì)于幫助學(xué)員理解抽象的理論知識(shí)，提高動(dòng)手實(shí)踐能力及思維創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。課題組通過(guò)對(duì)多年來(lái)課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在原有實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)科目的基礎(chǔ)上，從以下幾方面對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊進(jìn)行了有力的探究與改革。

2 積極建設(shè)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室功能

由于微波電路分布參數(shù)的不確定性造成微波器件及儀器的制造成本很高，結(jié)果導(dǎo)致微波類實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)經(jīng)費(fèi)很高，從而嚴(yán)重制約實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)水平。2008年，依托軍隊(duì)“2110工程”實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)完成了射頻信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，購(gòu)置了6套R(shí)F-2000射頻電路的教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)用于實(shí)踐教學(xué)。系統(tǒng)主要包含RF2000主機(jī)和15個(gè)微波器件模塊（如放大器、振蕩器、混頻器、功分器等），可以測(cè)量器件的S參數(shù)、輸出頻率及輸出功率等。盡管如此，實(shí)驗(yàn)室仍處于實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、微波電路仿真軟件功能不全、不能進(jìn)行微波電路制作的境況，雖能勉強(qiáng)滿足課程所需的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，但僅僅只能滿足演示性實(shí)驗(yàn)，還有許多實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)時(shí)間停留在驗(yàn)證理論性階段，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為陳舊。

為更好地解決實(shí)驗(yàn)平臺(tái)承訓(xùn)能力不足、現(xiàn)有微波模塊主要為集總參數(shù)電路等問(wèn)題，必須對(duì)現(xiàn)有射頻信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行擴(kuò)建，從軟硬件著手進(jìn)一步改善教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件。例如：通過(guò)購(gòu)置多套分布參數(shù)電路，滿足學(xué)員對(duì)微波電路的感性認(rèn)識(shí)；引進(jìn)光刻機(jī)、購(gòu)置微帶器件加工必需材料，實(shí)現(xiàn)微波電路的實(shí)際制作；完善ADS、Microwave Officer等微波設(shè)計(jì)軟件，使實(shí)驗(yàn)室具備仿真設(shè)計(jì)、硬件制作、性能測(cè)試、數(shù)據(jù)處理等多種功能。

以上這些措施為學(xué)員提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件，克服以往只能在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)仿真的不足，完成“根據(jù)需求提出技術(shù)指標(biāo)→計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)仿真，版圖繪制→電路（器件）制作→硬件測(cè)試→完善”的整個(gè)電路設(shè)計(jì)制作流程，實(shí)現(xiàn)具有設(shè)計(jì)性、自主性及綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放程度和學(xué)員的自主實(shí)驗(yàn)程度，從而起到提升學(xué)員動(dòng)手能力和實(shí)踐能力的應(yīng)有作用。

此外，還可利用與裝備緊密結(jié)合的雷達(dá)原理實(shí)驗(yàn)室和某型機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展基于微波電路的雷達(dá)發(fā)射接收系統(tǒng)的創(chuàng)新型及綜合型實(shí)驗(yàn)。在裝備實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中，引導(dǎo)學(xué)員將基本理論、基本分析方法應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，在頭腦中建立起理論與實(shí)際的聯(lián)系，在邊學(xué)邊練中更深刻地領(lǐng)會(huì)所學(xué)理論知識(shí)，使學(xué)員實(shí)現(xiàn)由感性到理性的自然過(guò)渡，逐步提高學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐技能，從而提升其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3 基于計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的教學(xué)輔助軟件開(kāi)發(fā)

微波電子線路的主要特點(diǎn)在于工作頻率高，電路為基于傳輸線組成的分布參數(shù)電路，不僅涉及各種有源器件，且分布參數(shù)電路的分析和設(shè)計(jì)比集總參數(shù)電路要困難得多，專業(yè)理論內(nèi)容抽象，公式推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜，且理論與工程實(shí)踐容易脫節(jié)，學(xué)員對(duì)學(xué)好基本理論、基本電路的分析和設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容有較大的難度。為解決以上問(wèn)題，課程組通過(guò)深入分析半導(dǎo)體器件和電真空器件的不同工作原理，引導(dǎo)學(xué)員有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)教學(xué)輔助軟件，以達(dá)到提升動(dòng)手實(shí)踐能力和打牢理論基礎(chǔ)的目的。

開(kāi)發(fā)微波固態(tài)電路教學(xué)輔助軟件，掌握模塊設(shè)計(jì)流程 在微波固態(tài)電路的理論教學(xué)中，教學(xué)一般按以下思路進(jìn)行：介紹器件的工作原理→給出電路指標(biāo)定義→引用公式推導(dǎo)結(jié)論→解析清楚物理概念→舉例說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程→強(qiáng)調(diào)電路設(shè)計(jì)要領(lǐng)。因此，在課堂教學(xué)中對(duì)相關(guān)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)是學(xué)員需要掌握的重要知識(shí)點(diǎn)。endprint

例如，在學(xué)習(xí)微波晶體管放大器模塊時(shí)，通常在介紹相關(guān)器件以及模塊的增益和穩(wěn)定性、噪聲系數(shù)等性能指標(biāo)后開(kāi)始學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。一個(gè)單端微波晶體管放大器的基本結(jié)構(gòu)由有源器件、輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)組成，輸入匹配網(wǎng)絡(luò)用來(lái)實(shí)現(xiàn)微波晶體管的輸入端口與信源之間的匹配，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)用來(lái)完成微波晶體管的輸出端口與負(fù)載之間的匹配，輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是微波晶體管放大器設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樵谧杩故鋾r(shí)傳輸大功率易導(dǎo)致器件擊穿，其反射波也會(huì)使信號(hào)源工作不穩(wěn)定，甚至不能正常工作。

要按照一定的指標(biāo)要求完成阻抗匹配，可借助圖解法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法（CAD）實(shí)現(xiàn)。圖解法是利用史密斯圓圖進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，其優(yōu)點(diǎn)是概念清楚、簡(jiǎn)單、直觀，是窄帶放大器設(shè)計(jì)常用方法之一，適用于課堂教學(xué)；缺點(diǎn)是計(jì)算精度較低。CAD法是利用建立的數(shù)學(xué)模型，將設(shè)計(jì)、計(jì)算、優(yōu)化、誤差分析全交給計(jì)算機(jī)完成，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)精度高，設(shè)計(jì)速度快，在寬帶放大器的設(shè)計(jì)中具有極大的優(yōu)越性，適用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此，利用史密斯圓圖進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)中需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，即在一定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或一定的指標(biāo)要求下，如何利用史密斯圓圖來(lái)設(shè)計(jì)輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，并用合適的微波電路去實(shí)現(xiàn)？

在課堂講授時(shí)，由于設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有多種選擇，如單向化條件和雙向化條件下的最大增益準(zhǔn)則、最小噪聲系數(shù)準(zhǔn)則等，不同的準(zhǔn)則下參數(shù)取值不一樣，匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也不一樣。另外還有學(xué)員對(duì)史密斯圓圖用得不熟練，往往反應(yīng)較慢，聽(tīng)得迷迷糊糊，似懂非懂。為了幫助學(xué)員掌握從指標(biāo)要求→電路實(shí)現(xiàn)的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，理清設(shè)計(jì)思路，打牢理論基礎(chǔ)，教員課后布置了開(kāi)發(fā)教學(xué)輔助小軟件的任務(wù)，將教材中一個(gè)具體案例的設(shè)計(jì)過(guò)程用軟件（VB語(yǔ)言）實(shí)現(xiàn)，即：已知微波雙極晶體管的工作頻率為1.3 GHz時(shí)，在50 Ω測(cè)量系統(tǒng)中已測(cè)得其網(wǎng)絡(luò)參量（S參量）和噪聲參量，假設(shè)信源和負(fù)載阻抗均為50 Ω的純電阻，要求用史密斯圓圖按單向化低噪聲準(zhǔn)則設(shè)計(jì)一單級(jí)微波晶體管放大器，并設(shè)定輸入匹配網(wǎng)絡(luò)采用終端開(kāi)路的Γ型并聯(lián)支節(jié)微帶線，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)采用終端短路的反Γ型并聯(lián)支節(jié)微帶線。軟件要求界面友好，并包含以下功能：能用已知S參量進(jìn)行穩(wěn)定性的判別，按照一定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確定等效信源反射系數(shù)和負(fù)載反射系數(shù)，輸入兩參數(shù)后利用史密斯圓圖能自動(dòng)獲取并聯(lián)微帶電路的主線和支節(jié)線的電長(zhǎng)度，將關(guān)鍵設(shè)計(jì)步驟形象化地展示出來(lái)。

圖1是根據(jù)已知的網(wǎng)絡(luò)S參量，利用微波晶體管放大器絕對(duì)穩(wěn)定的充要條件來(lái)檢驗(yàn)微波晶體管的穩(wěn)定性。然后根據(jù)單向化低噪聲設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，選取合適的信源反射系數(shù)和負(fù)載反射系數(shù)，利用史密斯圓圖確定匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)（主線電長(zhǎng)度和支節(jié)線電長(zhǎng)度）。如在設(shè)計(jì)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)，軟件運(yùn)行的具體步驟為：第一步，從Γsop沿等反射系數(shù)圓向負(fù)載方向旋轉(zhuǎn)，畫(huà)出等電導(dǎo)圓；第二步，從兩個(gè)交點(diǎn)中選擇線長(zhǎng)較短的點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，自動(dòng)輸出主線的歸一化長(zhǎng)度；第三步，過(guò)該點(diǎn)的等電納線與圓周相交于B點(diǎn)，從B點(diǎn)沿等反射系數(shù)單位圓向負(fù)載方向旋轉(zhuǎn)到終端開(kāi)路點(diǎn)，輸出支節(jié)線的歸一化長(zhǎng)度。圖2和圖3分別給出了輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)步驟。

雖然軟件開(kāi)發(fā)僅對(duì)一種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則下特定的微波電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，其功能比較有限，沒(méi)有考慮更多更復(fù)雜的因素（如潛在不穩(wěn)定條件、最大增益準(zhǔn)則、雙向化條件的設(shè)計(jì)等），但是通過(guò)這種方式不僅豐富了多樣化的教學(xué)手段，提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，加深了對(duì)阻抗匹配概念及其重要性的認(rèn)識(shí)，而且促進(jìn)其對(duì)窄帶放大器中單向化低噪聲設(shè)計(jì)方法和流程的理解與掌握，為后面實(shí)驗(yàn)教學(xué)中用專業(yè)微波軟件進(jìn)行復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。而且該課件作為一種教學(xué)資源，還可繼續(xù)用于后續(xù)專業(yè)的課堂教學(xué)中。

開(kāi)發(fā)微波電真空器件教學(xué)輔助軟件，深入剖析工作原理 隨著微波半導(dǎo)體工藝水平的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體器件在中小功率方面正逐步取代微波電子管。但是微波電子管在大功率、高頻率、高效率、抗輻射和抗干擾方面的優(yōu)勢(shì)仍是微波半導(dǎo)體器件無(wú)法取代的，真空電子器件仍是雷達(dá)、電子戰(zhàn)等現(xiàn)代信息化武器裝備的心臟，大功率微波振蕩和放大必須依靠如行波管、速調(diào)管、磁控管等微波電真空器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些工作在微波波段的電子管其工作原理與微波半導(dǎo)體器件完全不同，均是基于動(dòng)態(tài)控制理論的基本思想，即采用電子與波互作用原理，不再直接調(diào)制陰極發(fā)射電子流的密度，而是通過(guò)調(diào)制電子流的速度，再利用電子渡越時(shí)間把速度調(diào)制轉(zhuǎn)換成密度調(diào)制，從而完成直流能量向微波能量的轉(zhuǎn)換。不同的器件其速度調(diào)制、密度調(diào)制和能量交換的三大過(guò)程也不盡相同。在課堂教學(xué)中，如何把這些抽象的概念和過(guò)程給學(xué)員表述清楚是需要解決的一大問(wèn)題。

為了讓學(xué)員更好地掌握這類器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要特性，針對(duì)微波電子管基本理論中的一些重、難點(diǎn)內(nèi)容，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的教學(xué)輔助軟件，如用Flash軟件制作雙腔速調(diào)管的電子運(yùn)動(dòng)時(shí)-空?qǐng)D的動(dòng)畫(huà)，將不同時(shí)刻進(jìn)入漂移空間電子流的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行形象演示，幫助深刻理解時(shí)-空?qǐng)D的物理含義，掌握電子群聚和密度調(diào)制等抽象概念。而學(xué)員在動(dòng)畫(huà)制作前也要把相關(guān)理論融會(huì)貫通，通過(guò)該種方式可以把理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐巧妙地結(jié)合起來(lái)。對(duì)于相似的教學(xué)內(nèi)容，如行波管中電子流與行波場(chǎng)的變化情況、反射速調(diào)管中電子流返回諧振腔的運(yùn)動(dòng)軌跡等較難的知識(shí)點(diǎn)，都可以用動(dòng)畫(huà)展示，在改善教學(xué)效果的同時(shí)也可積累更多素材。

通過(guò)近年來(lái)日常教學(xué)工作的摸索發(fā)現(xiàn)，對(duì)微波電子線路中不同模塊的理論教學(xué)開(kāi)展相應(yīng)實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，其切入點(diǎn)也應(yīng)有所不同和側(cè)重，只有有的放矢才能達(dá)到理想的教學(xué)效果。微波電子線路是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，從以上的實(shí)踐活動(dòng)可以看出，通過(guò)學(xué)員的小制作和參與科技創(chuàng)新等活動(dòng)，可以提升其創(chuàng)新能力，在教學(xué)模式改革中也將實(shí)現(xiàn)由僅重視課堂教學(xué)向課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合轉(zhuǎn)變。

4 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 微波電子線路課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，是課堂教學(xué)不可或缺的補(bǔ)充和延伸，對(duì)于幫助學(xué)員更好地理解復(fù)雜抽象的微波電路原理，提升學(xué)員創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[7]。依據(jù)空軍工程大學(xué)制訂的新版人才培養(yǎng)方案，本門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)將擴(kuò)展為12學(xué)時(shí)，其中課內(nèi)課外各6學(xué)時(shí)。學(xué)時(shí)的改變以及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的縮減，更加要求所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)以人為本、因材施教的教學(xué)特點(diǎn)，開(kāi)展各層次、多樣化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要涵蓋各類模塊的驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)，以契合學(xué)生由淺入深、階梯性不斷深入的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到增強(qiáng)學(xué)員動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維能力和綜合能力培養(yǎng)的目的。endprint

定位實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的基本功能 學(xué)員在完成精心設(shè)計(jì)的各類實(shí)驗(yàn)時(shí)，能加深對(duì)電路中各模塊理論知識(shí)的理解；能熟練操作和使用微波信號(hào)源、波導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)、頻譜儀、微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等專用儀器設(shè)備；為了解實(shí)驗(yàn)?zāi)K的基本特性，能正確完成單一實(shí)驗(yàn)?zāi)K、發(fā)射或接收系統(tǒng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M的實(shí)際參數(shù)測(cè)量；在學(xué)會(huì)ADS、Microwave Office等微波設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)上，能用其中一種仿真軟件實(shí)際設(shè)計(jì)一些常用的微波電路，完成這些電路的仿真實(shí)驗(yàn)，找出影響這些電路性能的主要因素，并通過(guò)仿真進(jìn)一步加深對(duì)微波電路和微波系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)；利用合適軟件和RF2000系統(tǒng)，能設(shè)計(jì)仿真整個(gè)信息傳輸系統(tǒng)的全過(guò)程。

合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 依據(jù)目前人才培養(yǎng)的方向，課程組對(duì)微波電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃和實(shí)踐改革。合理設(shè)置后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容按照實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的功能定位，應(yīng)包含演示性、驗(yàn)證性、自主性、設(shè)計(jì)性和綜合性等各層次多類別的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。其中，開(kāi)展演示性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)員的一般實(shí)驗(yàn)技能，這是培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)；而自主性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力具有極其重要的作用，自主性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵；綜合性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力的最終過(guò)程，其教學(xué)難度也最大，可以結(jié)合利用雷達(dá)原理實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際裝備，在學(xué)員已牢固掌握發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)員完善整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)化組建和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)其綜合能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。

為更好發(fā)揮學(xué)員的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，規(guī)劃創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)必須達(dá)到一定的比例[5]（一般應(yīng)不低于40%）。開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要有：放大器的設(shè)計(jì)、制作與測(cè)試；振蕩器的設(shè)計(jì)、制作與測(cè)試；混頻器的設(shè)計(jì)、制作與測(cè)試；射頻前端發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的設(shè)計(jì)、制作與測(cè)試；A/V信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真；等等。

在以上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，ADS等微波電路仿真軟件的使用方法屬于演示性實(shí)驗(yàn)（課外自學(xué)）；混頻器參數(shù)測(cè)量屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；微波放大器等各類模塊的設(shè)計(jì)屬于自主性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；A/V信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真屬于綜合性實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也可能兼顧了自主性、設(shè)計(jì)性和驗(yàn)證性。如在微波電路的設(shè)計(jì)中，其具體實(shí)驗(yàn)流程為：教師機(jī)根據(jù)實(shí)際需求提出微波電路的具體設(shè)計(jì)指標(biāo)，而后通過(guò)教師機(jī)發(fā)送給學(xué)員所在的學(xué)員機(jī)，學(xué)員接收到指標(biāo)后利用微波電路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行微波電路設(shè)計(jì)仿真，完成后將設(shè)計(jì)方案發(fā)送給教師機(jī)供教員審閱，教員審核修改后將優(yōu)化方案反饋給學(xué)員，學(xué)員利用實(shí)驗(yàn)室提供的電路設(shè)計(jì)散件，使用電路板刻制機(jī)進(jìn)行微波電路的制作，最后通過(guò)測(cè)試儀器對(duì)設(shè)計(jì)好的微波電路進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試，并提交總結(jié)報(bào)告。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上考查了學(xué)員在理論學(xué)習(xí)、資料收集、仿真軟件使用、微波模塊制作及調(diào)試、優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能測(cè)試等多方面的綜合能力。

另外，在電路設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，為更好地與工程應(yīng)用接軌，可設(shè)定一定的需求背景，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。如設(shè)計(jì)一個(gè)二次雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)的低噪聲放大器，采用某公司的某型號(hào)高線性HEMT放大器件，要求其增益指標(biāo)為21 dB。學(xué)員通過(guò)課外自學(xué)ADS軟件，建立ADS模型進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化和調(diào)試，最終可得到滿足指標(biāo)要求的電路結(jié)構(gòu)。

同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還要注意培養(yǎng)學(xué)員在實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)技能兩方面的日常養(yǎng)成[3]。從儀器的日常維護(hù)到實(shí)驗(yàn)報(bào)告最終完成的整個(gè)過(guò)程，一方面要重視培養(yǎng)學(xué)員積極的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)事求是的科學(xué)精神和一絲不茍的科學(xué)修養(yǎng)；另一方面要使學(xué)員在多次實(shí)驗(yàn)中扎實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)技巧和一般儀器的使用方法，這些經(jīng)驗(yàn)和技巧對(duì)學(xué)員以后從事裝備維護(hù)保障工作是極其重要的。

5 結(jié)語(yǔ)

微波電子線路具有應(yīng)用廣泛、技術(shù)難度高、內(nèi)容更新較快的特點(diǎn)，促使課程教學(xué)也要不斷地探索和研究，才能適應(yīng)微波頻段電子裝備教學(xué)和工作的需要。課程組以轉(zhuǎn)變教學(xué)理念為先導(dǎo)，以課程的知識(shí)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法及手段作為建設(shè)與改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在探索與實(shí)踐中正確處理基本概念、基本原理與內(nèi)容更新的關(guān)系、扎實(shí)的理論與實(shí)踐能力強(qiáng)的關(guān)系、傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用的關(guān)系以及內(nèi)容擴(kuò)張與學(xué)時(shí)減少的矛盾[6]。課程考核也由單一考查學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的掌握，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)理論知識(shí)以及相應(yīng)的實(shí)踐能力兩方面的綜合考查。

實(shí)踐動(dòng)手能力是裝備維護(hù)人員實(shí)現(xiàn)軍事裝備維護(hù)保養(yǎng)、檢測(cè)調(diào)試、故障排除等技能的基礎(chǔ)，對(duì)該項(xiàng)能力的培養(yǎng)也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本目的。因此，在學(xué)習(xí)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)物理概念、原理分析、重視知識(shí)能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展之余，也注重實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。平時(shí)通過(guò)學(xué)員的小制作和參與科技創(chuàng)新活動(dòng)等情況來(lái)評(píng)估其創(chuàng)新能力，改善實(shí)驗(yàn)條件多開(kāi)展融設(shè)計(jì)型與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)于一體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生開(kāi)展綜合能力的培養(yǎng)。

通過(guò)以上途徑，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了其主動(dòng)學(xué)習(xí)以及應(yīng)用理論知識(shí)去分析和解決問(wèn)題的積極性，在培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面取得實(shí)效。從教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)員對(duì)微波電子線路的有關(guān)理論有了深入的認(rèn)識(shí)，順利地從集總參數(shù)的低頻電子線路跨入分布參數(shù)的微波器件和微波電子線路的分析運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)技巧和動(dòng)手能力得到鍛煉與加強(qiáng)。

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