《射頻電子線路》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

敬守釗，高源慈，陳 瑜

(電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，成都 611731)

《射頻電子線路》課程是電子科技大學(xué)電子信息工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是引導(dǎo)學(xué)生牢固掌握無(wú)線電收發(fā)系統(tǒng)單元電路的基本工作原理、基本分析方法、基本測(cè)試及工程設(shè)計(jì)方法的重要課程。該課程主要涉及非線性模擬電路［1］，也是培養(yǎng)學(xué)生分析電路以及應(yīng)用電路能力，具有較強(qiáng)實(shí)踐性的課程。射頻模擬電路在數(shù)字電子技術(shù)、集成技術(shù)飛速發(fā)展的今天仍然是通信技術(shù)、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測(cè)遙控、空間技術(shù)的基礎(chǔ)。電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院歷來注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，經(jīng)過幾代人的不懈努力，奠定了良好的人才培養(yǎng)基礎(chǔ)和體系。學(xué)院依托所擁有的電路與系統(tǒng)等多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，緊跟技術(shù)發(fā)展和社會(huì)需求，主要培養(yǎng)射頻、微波電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及射頻集成電路設(shè)計(jì)等方向的人才。為了更進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代無(wú)線通信、電子對(duì)抗、偵察等系統(tǒng)中射頻微波電路的設(shè)計(jì)研發(fā)能力，不斷提高《射頻電子線路》課程的教學(xué)效果，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握更豐富的知識(shí)與技能便具有非常重要的意義。

《射頻電子線路》是一門理論和實(shí)踐結(jié)合極強(qiáng)的課程，對(duì)缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的大三學(xué)生來說，學(xué)習(xí)、理解都有一定難度。然而，隨著近年來課程教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)理念逐漸向“厚基礎(chǔ)，寬口徑，高起點(diǎn)”的方向轉(zhuǎn)變，許多傳統(tǒng)課程的教學(xué)時(shí)間被大大壓縮，這就對(duì)《射頻電子線路》課程的教學(xué)工作提出了更高的要求。

為適應(yīng)新時(shí)期的內(nèi)涵式發(fā)展需要，電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院《射頻電子線路》課程組2007年起對(duì)本課程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了一系列教學(xué)改革。從編寫出版新教材、刪除陳舊內(nèi)容、增補(bǔ)新知識(shí)到規(guī)劃新教學(xué)大綱，應(yīng)用靈活多變的教學(xué)方法，采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，提高教學(xué)效率;改革考試方式等方面，都進(jìn)行了有益的嘗試，取得了較好的教學(xué)效果。近兩年，又在逐漸增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上下工夫，力爭(zhēng)在2013年完成“射頻電路與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”的建設(shè)，2014年正式投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

在組織課程教學(xué)內(nèi)容時(shí)，主要以教材為藍(lán)本，又不僅僅局限于教材內(nèi)容。在教學(xué)上既考慮理論基礎(chǔ)的深度和廣度，又強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，突出課程的特點(diǎn);既考慮傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的完整體系，又注重吸收現(xiàn)代通信技術(shù)及現(xiàn)代電子系統(tǒng)發(fā)展的新技術(shù)、新成果，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)創(chuàng)新思維方面下工夫。

1.1 加強(qiáng)系統(tǒng)概念

傳統(tǒng)《高頻電子線路》《射頻模擬電路》等教材主要注重單元電路的教學(xué)，把系統(tǒng)中相互關(guān)聯(lián)的電路孤立起來講述。這樣雖然容易進(jìn)行較嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析及原理闡述，但從工程實(shí)踐的角度來看是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須把這些單元電路還原到系統(tǒng)中去，分析這些電路相互關(guān)聯(lián)后對(duì)系統(tǒng)的影響。因此，新教材增加了系統(tǒng)方面的內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)，把名稱改為《射頻模擬電路與系統(tǒng)》。將原來只是在緒論中簡(jiǎn)要介紹的通信系統(tǒng)及其特點(diǎn)等內(nèi)容擴(kuò)充為一個(gè)章節(jié);以無(wú)線接收機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成與設(shè)計(jì)為主線，把前面各章學(xué)習(xí)的單元電路有機(jī)地集成在一起，詳細(xì)介紹系統(tǒng)指標(biāo)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、相關(guān)單元電路設(shè)計(jì)以及新的接收機(jī)技術(shù)。使學(xué)生在單元電路的原理學(xué)習(xí)后，還在系統(tǒng)中對(duì)其作用有更深的了解。

1.2 加強(qiáng)與工程性相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)

射頻電路與工作在較低頻率電路的最大區(qū)別在于其分布參數(shù)的影響起到了舉足輕重的作用。由于分布參數(shù)的影響，所有元件均非理想元件，包括電路中的基礎(chǔ)元件如電阻、電容、電感，供電電壓、有源器件引腳、印刷電路板連線、金屬化孔穿孔等。分布參數(shù)在射頻電路中影響的另一種表現(xiàn)形式是信號(hào)以電磁波向外輻射并引起元器件之間的互相耦合，這會(huì)引起射頻系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，新教材在第一章作為基礎(chǔ)知識(shí)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了這些涉及工程上的實(shí)際問題以及工程上所采取的措施，使缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的大三學(xué)生初步建立起一些與工程實(shí)際相關(guān)的基本概念。便于后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，也為畢業(yè)后盡早進(jìn)入實(shí)際工作狀態(tài)奠定基礎(chǔ)。

1.3 加強(qiáng)對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)的視野拓展

隨著數(shù)字電子技術(shù)、集成技術(shù)的飛速發(fā)展，許多在以前看起來很復(fù)雜的單元電路甚至射頻系統(tǒng)，已被集成為一個(gè)單片元件;許多以前只能采用模擬方式實(shí)現(xiàn)的單元電路或功能，也可以用數(shù)字化方式來實(shí)現(xiàn);以前要花大量時(shí)間和精力的設(shè)計(jì)、計(jì)算工作已被先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具所取代［2］。為了使學(xué)生掌握這些相關(guān)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，各單元電路的相關(guān)章節(jié)都集合教師科研工作的成果，對(duì)當(dāng)前技術(shù)的最新進(jìn)展和發(fā)展水平進(jìn)行介紹。同時(shí)，也對(duì)電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的幾種CAD工具，如ADS，Multisim，HFSS，Protel等的特點(diǎn)、使用范圍進(jìn)行概要介紹，以拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，也為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)后的產(chǎn)品研發(fā)或者研究生階段的研究工作打下基礎(chǔ)。

2 改進(jìn)理論教學(xué)方法

作為教材當(dāng)然應(yīng)力求構(gòu)建相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)系統(tǒng)的完整性，但為了解決課程涉及的內(nèi)容增多與教學(xué)課時(shí)減少的矛盾，課程組對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式加以改革，以適應(yīng)新的教學(xué)形勢(shì)與新的教學(xué)要求［3］。

2.1 提高課堂教學(xué)的效率

目前，電子工程學(xué)院《高頻電子線路》課程只有48學(xué)時(shí)。教師既要根據(jù)教學(xué)大綱的要求，完成核心內(nèi)容的講授，又要適當(dāng)介紹現(xiàn)代電子技術(shù)的最新發(fā)展，豐富學(xué)生的知識(shí)面。這就要求對(duì)需要講授的基礎(chǔ)知識(shí)、擴(kuò)展知識(shí)、課程重點(diǎn)與難點(diǎn)進(jìn)行全局把握，合理安排學(xué)時(shí)數(shù)。在整體授課進(jìn)程上按照教材次序進(jìn)行，而在具體章節(jié)上適當(dāng)增刪知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到讓學(xué)生既打牢基礎(chǔ)知識(shí)，又緊跟當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的目的。

在授課手段上，采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的方式。如將傳統(tǒng)教學(xué)方式中要花大量時(shí)間處理的公式、電路原理圖、結(jié)論、總結(jié)討論等內(nèi)容改用PPT來描述;在某些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，例如進(jìn)行原理推導(dǎo)，交、直流等效電路提取以及局部原理圖中各元件作用的介紹時(shí)，仍用傳統(tǒng)的板書方式講解，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教師授課效率的目的。

在多媒體課件的運(yùn)用上，充分發(fā)揮現(xiàn)代多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將難以闡述的內(nèi)容用動(dòng)態(tài)圖像、聲音以及示波器截圖演示等多種信息來表現(xiàn)，以使課堂教學(xué)更加生動(dòng)有趣，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

2.2 提倡啟發(fā)、思考型授課方式

對(duì)于《射頻電子線路》教學(xué)中經(jīng)常會(huì)用到的前期課程所學(xué)知識(shí)，不僅引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容加以溫習(xí)，還應(yīng)簡(jiǎn)單說明與推導(dǎo)新舊知識(shí)之間的聯(lián)系。如果僅是簡(jiǎn)單地直接引用，往往會(huì)使學(xué)生忽略知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，養(yǎng)成知其然不知其所以然的陋習(xí)，不利于培養(yǎng)從事科學(xué)研究的良好素質(zhì)和工作習(xí)慣。

要讓學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的風(fēng)氣，從學(xué)習(xí)過程中享受掌握知識(shí)以及對(duì)自身能力提高的快樂，關(guān)鍵在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為此，在教學(xué)過程中既要講解基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)又要緊密聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活及生產(chǎn)實(shí)際中的具體應(yīng)用來引導(dǎo)學(xué)生積極探討和解決問題。例如，把通信系統(tǒng)中單元電路的教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活中的手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)以及無(wú)線遙控設(shè)備等聯(lián)系起來，給學(xué)生一個(gè)看得到、聽得見、摸得著的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

在教學(xué)過程中，要引導(dǎo)學(xué)生勤于思考，大膽探索?？蛇m時(shí)介紹大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽以及進(jìn)入研究生階段經(jīng)常涉及的射頻問題;簡(jiǎn)要介紹不同公司的射頻芯片，比較各自的特點(diǎn)以及對(duì)同一問題的不同解決方案等。此外，還可介紹該課程在就業(yè)方面的資信，如作為射頻、微波設(shè)計(jì)方面的人才，需具備的基本技能和需掌握的主要設(shè)計(jì)工具;過去畢業(yè)生就業(yè)后的現(xiàn)實(shí)狀況等，從多方面來提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣。

2.3 充分利用網(wǎng)站資源

課堂教學(xué)的時(shí)間是有限的，要根據(jù)學(xué)生與網(wǎng)絡(luò)接觸密切的特點(diǎn)，向?qū)W生介紹射頻電子線路的優(yōu)秀網(wǎng)站，引導(dǎo)學(xué)生充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，了解當(dāng)前的新技術(shù)和新發(fā)展，以此來拓寬知識(shí)面，豐富該課程的學(xué)習(xí)，為將來獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)工作打下良好基礎(chǔ)。

3 加強(qiáng)射頻電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)［5～8］

在本課程課堂理論教學(xué)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，開出具有設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)課。不僅有利于提高課堂教學(xué)的效果，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，有助于學(xué)生向社會(huì)所需的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的轉(zhuǎn)變。

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題及解決措施

電子科技大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)中心是“國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，負(fù)責(zé)全校的《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》等實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐認(rèn)識(shí)，提高動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，促使學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)綜合協(xié)調(diào)發(fā)展起著十分重要的作用。

但是，由于電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)所涉及的內(nèi)容主要是針對(duì)《電路分析基礎(chǔ)》和《模擬電路基礎(chǔ)》課程，而在射頻電路中，非線性特性更為廣泛，分布參數(shù)及元件的雜散參數(shù)影響更大，使得射頻電路所表現(xiàn)出來的一些特殊現(xiàn)象讓學(xué)生無(wú)法理解，當(dāng)射頻電路出現(xiàn)故障時(shí)便束手無(wú)策。所以我們深感有開設(shè)射頻電路實(shí)驗(yàn)課的必要，以使學(xué)生的知識(shí)積累更加貼近生產(chǎn)實(shí)際。

為此，在學(xué)校的大力支持下，從2011年起開始籌備建立“射頻電路與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”，并依托電子實(shí)驗(yàn)中心初步建立了射頻電路與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的基本硬件設(shè)施。由于初期投入設(shè)備較少，無(wú)法大規(guī)模開展射頻實(shí)驗(yàn)。2012年底，乘著學(xué)校教育教學(xué)改革大討論的東風(fēng)，又申請(qǐng)了充實(shí)、擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的專項(xiàng)建設(shè)項(xiàng)目。目前項(xiàng)目正在具體實(shí)施中，計(jì)劃2013年底完成基本建設(shè)，經(jīng)過不斷擴(kuò)充，不久便可以開始規(guī)?；瘜?shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.2 專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)

《射頻電子線路》是電子工程學(xué)院的專業(yè)必修課之一，是理論和實(shí)踐結(jié)合極強(qiáng)的課程，作為后續(xù)《微波固態(tài)電路》《頻率合成技術(shù)》《無(wú)線通信原理》和《雷達(dá)技術(shù)》等課程的前導(dǎo)課程，對(duì)于電子工程、電子信息的本科專業(yè)教學(xué)具有重要的地位。因此，在教授相關(guān)理論知識(shí)的前提下，建立一個(gè)具有較完整體系的射頻微波電路專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于學(xué)生深入理解射頻微波電路的相關(guān)理論知識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手能力，有著重要的意義。

學(xué)院射頻、微波電路系統(tǒng)研究方向涉及無(wú)線寬帶移動(dòng)通信、雷達(dá)、對(duì)抗與干擾等多個(gè)研究領(lǐng)域，也需要一個(gè)較為完備的資源共享的電路系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。

射頻電路系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的基本目標(biāo)以服務(wù)本科《射頻電子線路》課程教學(xué)為主，能同時(shí)為3050人的學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備資源，并能為相關(guān)專業(yè)部分研究生進(jìn)行常規(guī)射頻電路實(shí)驗(yàn)提供服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，兼顧能提供《微波固態(tài)電路》和《無(wú)線移動(dòng)通信》等課程所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備的遠(yuǎn)期目標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為一個(gè)資源共享平臺(tái)，為學(xué)院相關(guān)專業(yè)師生提供全面的共享資源。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)將配備頻譜分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器、噪聲系數(shù)測(cè)試儀、功率計(jì)、多功能函數(shù)發(fā)生器等射頻、微波測(cè)試設(shè)備，同時(shí)也配備了覆蓋低噪聲放大器、功率放大器、倍頻器、調(diào)制、解調(diào)器、混頻器、濾波器、晶體振蕩器、壓控振蕩器等單元電路的模塊實(shí)驗(yàn)箱，還有開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的“高頻接收與發(fā)射系統(tǒng)電路綜合測(cè)試”實(shí)驗(yàn)箱及相應(yīng)耗材，用于相關(guān)射頻電路的設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)驗(yàn)。

3.3 射頻電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多樣化

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，兼顧驗(yàn)證性、綜合性和設(shè)計(jì)性，實(shí)驗(yàn)中主要體現(xiàn)理論課程內(nèi)容在實(shí)際中的具體應(yīng)用。目前，初步規(guī)劃了“射頻、微波低噪聲放大器”“濾波器”“諧振功放與倍頻器”“LC振蕩器、晶體振蕩器與壓控振蕩器”和“調(diào)制、解調(diào)與混頻器”等綜合性實(shí)驗(yàn);在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，則以“高頻收發(fā)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)為主線，讓學(xué)生以設(shè)計(jì)小組為單位，采用最新的集成器件來實(shí)現(xiàn)各個(gè)單元電路并對(duì)主要指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試以及測(cè)試。通過這些實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解各單元電路的靈活實(shí)現(xiàn)方法和系統(tǒng)與部件的緊密關(guān)系，從而達(dá)到提高學(xué)生綜合能力的目的。

4 考核方法的改進(jìn)［9］

考試是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的必要手段?！渡漕l電子線路》課程考核分三部分:平時(shí)、實(shí)驗(yàn)和期末考試。平時(shí)考核占20，包括出勤、作業(yè)及參與課堂問題討論的情況;實(shí)驗(yàn)考核占20，側(cè)重于考察學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力;期末考試占60，側(cè)重于本課程基本理論、基本應(yīng)用和綜合應(yīng)用能力的考查。為避免學(xué)生通過死記硬背的方式應(yīng)付考試，采用了一頁(yè)紙開卷的考試形式。通過這些方式，使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，積極參與課堂討論，使課堂教學(xué)的互動(dòng)性增強(qiáng)，改善了教學(xué)效果，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的根本目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

《射頻電子線路》是一門工程性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本文對(duì)該課程近幾年教改探索和實(shí)踐的各個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)，指出了現(xiàn)階段教學(xué)中存在的主要問題和解決措施。通過近兩年學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作及進(jìn)入研究生階段學(xué)生在科研工作中的表現(xiàn)，可以看出這些措施取得了較好的效果。

［1］張玉興，楊玉梅，敬守釗，等.射頻模擬電路與系統(tǒng)［M］.成都:電子科技大學(xué)出版社，2008.

［2］張玉興.射頻模擬電路［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2002.

［3］張濤，劉利民.單片機(jī)課程的教學(xué)改革探討［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(6):47－49.

［4］王仕皤，劉藝.《信息光學(xué)》課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(6):42－43.

［5］王革思，趙旦峰，張朝柱，等.《模擬電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程體系的研究與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(5):99－101.

［6］崔紅玲，李朝海，陳駿蓮，等.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)［M］.成都:電子科技大學(xué)出版社，2008.

［7］王勇.模擬電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)與改革［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(6):50－51.

［8］王君紅，劉復(fù)玉，任旭虎.《電工電子學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(5):76－78.

［9］張博，毛巍威.《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程考試改革的探索［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(6):38－39.