对《高频电子线路》教学改革的探析论文

对《高频电子线路》教学改革的探析论文

　 论文摘要: 本文结合教学中的实践和体会,从理论教学和实践教学两个方面对《高频电子线路》课程的教学改革发表了看法。旨在通过改革提高学生学习兴趣,培养学生实践能力。

　 论文关键词: 高频电子线路 教学改革 理论教学 实践教学

　《高频电子线路》是电子信息工程、信息工程等相关专业的一门重要的专业基础课,也是从事通信、电子等相关领域研究开发人员必须了解的基本知识[1]。因此,学好高频电子线路不仅对学生学习其他专业课起到关键的作用,而且对学生的就业也大有裨益。

　《高频电子线路》是一门理论性和实践性很强的课程。内容抽象,理论性强,专业术语、名词概念较多,又与实践密切相关,学生普遍反映内容宽泛,难于掌握。如何让学生了解并掌握高频电子线路的知识,培养学生的分析与设计能力,是该课程教学改革急需解决的问题。

　 1理论教学

　1.1把握整体

　《高频电子线路》以无线通信系统为主线,理论内容主要包括发送系统和接收系统各部分电路的工作原理及性能分析。很多学生对这门课的认识只是几种电路,而对这些电路与通信系统的关系却很惘然,因此为了使学生对本课程有个整体的认识,应在绪论部分详细介绍发送系统和接收系统的工作过程,以及各部分电路在系统中的地位和作用,这样可以使学生一开始就能够把握住整体,在学习后续章节时有个明确的方向,不至于使各个章节之间各自独立。

　1.2突出重点难点

　《高频电子线路》所涉及的内容很是广泛,为了便于学生抓住本课程的要领,教学中要总结出各部分的重点和难点,反复强调,认真分析,注重练习,将重点贯穿于整个教学的始终。

　例如,调制与解调是《高频电子线路》中的重要内容。在介绍本部分内容时应通过浅显易懂的例子使学生先掌握调制与解调的概念,然后再介绍调制与解调的原理,最后再是具体的调制与解调电路。整个过程中需要通过分析乘法器的非线性特性来讲述调制与解调的特性。但分析乘法器的非线性特性只是其中的工具,重点不应放在如何分析乘法器的非线性特性上,关键在于学生对调制与解调概念的理解以及原理的`掌握,在介绍调制与解调电路时也要与原理相对照,更便于学生认识调制与解调电路的工作过程。

　另外,在分析各部分电路的性能指标时,应适当减少不必要的公式推导,避免讲述具体电路时夹杂繁琐的数学计算,减轻学生的负担,突出各部分的重点。

　1.3丰富教学手段

　多媒体教学作为一种全新的教学手段,以其生动、直观、活泼等特点,给教学改革注入了生机,对教学的辅助作用是不言而喻的。对《高频电子线路》这门课来讲,如果能够利用多媒体使其中抽象枯燥的内容变得生动形象必定会激发学生的兴趣,再加上老师的正确引导,课堂也会变得生机盎然。例如,信号的调制解调过程,通过多媒体演示,再结合动画,能够让学生清晰地看到信号的演变过程,从而加深学生对该过程的认识。但是对重要公式、关键电路分析等内容,应通过板书边写边讲,避免幻灯片给学生造成的视觉疲劳。

　各种EDA软件的出现也为高频电子线路的教学注入了新的元素[2]。如PROTEL,ORCAD,PSPICE,MATLAB等,利用这些软件可以搭建试验平台,通过仿真将各部分电路的波形生动形象地展示给学生。也可以使电路以及参数的变更更加灵活,学生能够更清楚地掌握电路的工作原理以及参数设计,从而激发学生对电路分析与设计的兴趣。

　课堂教学之余,也要结合课后答疑及作业情况来进一步调整教学。充分利用校园网的资源积极开展网络教学也是丰富教学手段的一种形式。

　总之,多种教学手段相配合,可以很大程度上提高学生学习兴趣,达到最佳的教学效果。

　1.4更新教学内容

　传统的以分立元件为基础的电路教学已经不能够适应现代电子技术的发展。现代电子设备中小信号谐振放大器、高频功率放大器、角度调制与解调等都已集成化,因此在高频教学过程中可以采用简单典型的分立元件电路来分析各部分电路的工作原理,但在结合实际时应增加新技术的介绍以及典型的集成电路模块的分析等内容,将分立元件电路的教学服务于集成电路的应用,从而开阔学生视野,拓展其知识范畴[3]。

　 2实践教学

　实践教学是《高频电子线路》课程中的一个重要环节,是提高教学质量的不可或缺的手段之一。许多抽象的、复杂的概念必须借助实践才能获得更清晰的、更深入的理解,而在实践中获得的丰富知识和经验也会加深学生对理论教学内容的理解。实践教学的改革,可以从两个方面做起。

　2.1培养学生实验兴趣

　目前高频电子线路实验课程中普遍采用高频电子线路整机实验箱,实验箱中都是已经设计好的模块电路,主要是配合理论课程而设计的验证性实验,学生的任务只是连接电路、测量输入输出,结果使得学生逐渐失去了兴趣,做实验时敷衍了事[4]。因此,除了验证性实验,应在实验课中加入学生感兴趣的综合性或设计性实验。例如,调幅信号的调制与解调实验中调制信号是通过信号发生器产生的,若改用音频信号作为调制信号,在解调电路的输出端接入扬声器,通过扬声器的输出能使学生更直观地感受实验结果,极大提高学生的学习兴趣。

　2.2提高学生动手能力

　除了基础性的实验课程之外,在实践环节中还应该加入可以增强学生动手能力以及创新能力的课程设计、科技创新等内容。例如,组装一台简易的收音机套件或无线对讲套件,看似简单,但通过组装过程不仅提高了学生的动手能力,还能使学生把套件中的各部分电路与高频电子理论课中涉及的电路相对应,加强了理论知识的掌握,更重要的是会对无线通信系统的认识产生质的飞跃。在学生掌握了通信系统的各个环节之后,还可以让学生尝试一些高频电路设计,如小功率的调频发射机设计、调频接收机设计等[5]。使学生学会将高频单元电路组合起来实现满足工程实际要求的整机电路的设计与调试方法,从而提高学生分析问题、解决问题和设计电路的能力。

　从实际效果和今后发展趋势来看,实践教学环节的加强将更有利于学生加强对理论知识的理解、培养动手和创新的能力。

　 3结语

　信息技术的飞速发展使得《高频电子线路》的教学改革刻不容缓。作为专业任课教师应从理论教学和实践教学等各环节综合思考,不断调整教学思路,改善教学方法和手段,重视实践教学,努力把学生培养成善于将理论与实践相结合的专门人才。

　 参考文献

　[1]李国平,武海艳.谈谈高频电子线路教学[J].科技信息,2006(10)．

　[2]曾兴雯.高频电子线路[M].高等教育出版社,2004．

　[3]沈伟慈.通信电路(第二版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.

　[4]马英.高频电子线路实验箱利弊的思考[J].实验科学与技术,2007(2)．

　[5]杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2001.

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微波系统的设计越来越复杂,对电路的指标要求越来越高,电路的功能越来越多,电路的尺寸要求越做越小,而设计周期却越来越短

传统的设计方法已经不能满足微波电路设计的需要,使用微波EDA软件工具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势

EDA即ElectronicDesignAutomation,电子设计自动化；目前,国外各种商业化的微波EDA软件工具不断涌现，微波射频领域主要的EDA工具首推Agilent公司的ADS软件和Ansoft公司的HFSS、Designer软件，其次是比较小型的有,AnsoftSerenade,CST,Zeland,XFDTD,Sonnet等电路设计软件

下面将会将会简要地介绍一下各个微波EDA软件的功能特点和使用范围，以期大家有个总体的了解

微波EDA仿真软件与电磁场的数值算法密切相关，在介绍微波EDA软件之前先简要的介绍一下微波电磁场理论的数值算法

所有的数值算法都是建立在Maxwell方程组之上的，了解Maxwell方程是学习电磁场数值算法的基础；在频域，数值算法有：有限元法(FEM--FiniteElementMethod）、矩量法(MoM--MethodofMoments），差分法(FDM--FiniteDifferenceMethods），边界元法(BEM--），和传输线法(TLM---Line-matrixMethod），在时域，数值算法有：时域有限差分法(FDTD_FiniteDifferenceTimeDomain），和有限积分法(FIT_FiniteIntegrationTechnology）

如果想进一步了解各种数值算法的具体实现，可以参阅以下几本书籍：①MicrowaveCircuitModelingUsingFieldSimulation,②NumericalTechniquesin,③SimunationUsingtheFDTDMethod，④ComplexproblemsandnumericalSimulationApproaches

其中，使用矩量法(MoM）的微波EDA软件有ADS，AnsoftDesigner，MicrowaveOffice,ZelandIE3D，AnsoftEsemble，SuperNEC和FEKO；使用有限元法(FEM）的微波EDA软件有HFSS和ANSYS；使用时域有限差分法(FDTD）的微波EDA软件有EMPIRE和XFDTD，使用有限积分法(FIT）的微波EDA软件有CSTMicrowaveStudio和CSTMafia

下面来介绍较流行几种的微波EDA软件的功能和应用

ADS_AdvancedDesignSystem，是Agilent公司推出的微波电路和通信系统仿真软件，是国内各大学和研究所使用最多的软件之一

其功能非常强大，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率，是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具

主要应用于：射频和微波电路的设计，通信系统的设计，DSP设计和向量仿真

现在最新的版本是ADS2005A

AnsoftDesigner，是Ansoft公司推出的微波电路和通信系统仿真软件；它采用了最新的视窗技术，是第一个将高频电路系统,版图和电磁场仿真工具无缝地集成到同一个环境的设计工具，这种集成不是简单和界面集成,其关键是AnsoftDesigner独有的"按需求解"的技术,它使你能够根据需要选择求解器,从而实现对设计过程的完全控制

实现了“所见即所得”的自动化版图功能，版图与原理图自动同步，大大提高了版图设计效率

同时,Ansoft还能方便地与其他设计软件集成到一起，并可以和测试仪器连接，完成各种设计任务，如频率合成器，锁相环，通信系统，雷达系统以及放大器，混频器，滤波器，移相器，功率分配器，合成器和微带天线等

主要应用于：射频和微波电路的设计，通信系统的设计，电路板和模块设计，部件设计