高職高?！案哳l電子線路”振幅調(diào)制的教學(xué)方法探析

黃文鋒

(廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建廈門 361100)

高職高?！案哳l電子線路”振幅調(diào)制的教學(xué)方法探析

黃文鋒

(廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建廈門 361100)

“高頻電子線路”是電子信息類專業(yè)的一門重要課程，振幅調(diào)制是該課程的重要章節(jié)。該部分內(nèi)容難度大、要求高。為了深入淺出地進(jìn)行教學(xué)，在總結(jié)常規(guī)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，提出從概念入手，先給出波形圖、再求表達(dá)式的創(chuàng)新教學(xué)方式，更適合對數(shù)學(xué)要求不高的高職高專學(xué)生學(xué)習(xí)。

振幅調(diào)制；創(chuàng)新教學(xué)；高職高專

引言

“高頻電子線路”在電子信息類專業(yè)中，具有非常重要的地位，它是電子工程、通信工程等電子信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。[1]調(diào)制是“高頻電子線路”課程的重要章節(jié)，該章節(jié)的常規(guī)教學(xué)方法對原理闡述過于機(jī)械，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，難以將概念、波形圖、表達(dá)式融會貫通，高職高專學(xué)生不容易接受。針對高職高專該部分內(nèi)容的教學(xué)，本文以振幅調(diào)制為例，提出創(chuàng)新教學(xué)方法，即從振幅調(diào)制的概念入手，先給出波形圖，再求出調(diào)幅波的表達(dá)式，更容易讓高職高專學(xué)生接受。

1 常規(guī)教學(xué)方法

以普通調(diào)幅為例進(jìn)行闡述。各類教材對于普通調(diào)幅的電路組成模型一般有兩種，如下圖2-1，圖2-2。兩種方式原理類似，都是通過乘法器實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅方式，因此下面僅以圖2-1作簡單闡述。

調(diào)幅波uAM(t)=uo(t)=Am[UQ+uΩ(t)]*uc(t)= Am[UQ+uΩ(t)]Ucmcos(ωct)

=[AmUQUcm+AmUcmuΩ(t)]cos(ωct)

=[Umo+kauΩ(t)] cos(ωct)

其中Umo= AmUQUcm為載波電壓振幅，ka=AmUcm為比例常數(shù)。

將uΩ(t)= UΩmcos(Ωt)代入以上表達(dá)式：

uAM(t)=uo(t)=[Umo+kaUΩmcos(Ωt)]cos(ωct)

= Umo[1+macos(Ωt)]cos(ωct)

其中ma=kaUΩm/ Umo為調(diào)幅系數(shù)。

2 創(chuàng)新教學(xué)方法

以上教學(xué)方法從純數(shù)學(xué)的角度推理出調(diào)幅信號的表達(dá)式，較枯燥且不容易理解掌握。首先在乘法器的使用上，學(xué)生可能無法理解為什么要用乘法器來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅波，沒有很好的解釋兩者之間的關(guān)系。其次，整個調(diào)幅波的推導(dǎo)過程是純數(shù)學(xué)推導(dǎo)，涉及到相量、三角函數(shù)等較多知識，對高職高專生來說可能難度較大。最后，調(diào)幅波的公式與概念以及波形圖聯(lián)系不大，沒有很好地將整個知識體系融會貫通?；谝陨戏N種因素，本人考慮從振幅調(diào)制的概念入手，通過先給出波形圖，再求調(diào)幅波表達(dá)式的創(chuàng)新教學(xué)方式，可以很好地解決以上問題。

振幅調(diào)制：用調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅，使高頻載波的振幅按照調(diào)制信號的規(guī)律變化。振幅變化的軌跡稱作調(diào)幅信號的包絡(luò)線，調(diào)制后的載波稱調(diào)幅波。[2]

根據(jù)以上概念，可以得出結(jié)論：調(diào)幅波的振幅是在高頻載波的幅值基礎(chǔ)上再疊加與調(diào)制信號成比例的幅值；調(diào)幅波的頻率與高頻載波相等。因此可以先給出調(diào)制信號、高頻載波和調(diào)幅波的波形如下：

調(diào)制信號uΩ(t)：

高頻載波uc(t)：

調(diào)幅波uAM(t)：

上圖中，調(diào)幅波的振幅是在高頻載波的幅值基礎(chǔ)上再疊加與調(diào)制信號成比例的幅值，調(diào)幅波的頻率與高頻載波相等，圖形與定義相符。[3]先給出概念和波形，讓學(xué)生首先對振幅調(diào)制知識點(diǎn)有一個框架，更容易對振幅調(diào)制進(jìn)行理解和掌握。以圖形的形式將概念呈現(xiàn)給學(xué)生，也更適合數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱的高職高專生接受。

根據(jù)以上調(diào)幅波的圖形及振幅調(diào)制的概念，可以通過正弦波的表達(dá)式：【幅值cos(角頻率*t)】來寫出調(diào)幅波的表達(dá)式，其中幅值是在高頻載波的幅值基礎(chǔ)上再疊加與調(diào)制信號成比例的幅值，角頻率與高頻載波相等。具體如下：

調(diào)幅波幅值= Ucm+kauΩ(t)，其中Ucm為高頻載波幅值，ka為比例常數(shù)。

調(diào)幅波角頻率=ωc。

代入表達(dá)式：調(diào)幅波=【幅值cos(角頻率*t)】，如下：

調(diào)幅波uAM(t)=[Ucm+kauΩ(t)]cos(ωct)

將uΩ(t)= UΩmcos(Ωt)代入以上表達(dá)式：

uAM(t) =[Ucm+kaUΩmcos(Ωt)]cos(ωct)

= Ucm[1+macos(Ωt)]cos(ωct)

ma=kaUΩm/ Ucm為調(diào)幅系數(shù)。

由此可以發(fā)現(xiàn)，該方法所得出的表達(dá)式與通過乘法器相乘的數(shù)學(xué)推導(dǎo)結(jié)論一致，說明了它的正確性。該方法從振幅調(diào)制的概念入手，通過對定義的理解以及對波形的理解，可以輕而易舉地寫出調(diào)幅波的表達(dá)式，對于高職高專生來講更容易掌握，也更與該課程的課程目的相符合。因此，在針對高職高專學(xué)生的授課過程中，可以采用該方法進(jìn)行講解，達(dá)到事半功倍的效果。

另外，針對調(diào)制的另一個重要內(nèi)容：頻率調(diào)制，同樣可以參考該模式，主要區(qū)別在于由幅值變化轉(zhuǎn)換成角頻率的變化。以下對調(diào)頻波作簡單介紹。

調(diào)頻(FM)：用調(diào)制信號去控制高頻載波的頻率，使高頻載波的頻率按照調(diào)制信號的規(guī)律變化。[4]即調(diào)頻波的頻率(角頻率)是在高頻載波的頻率(角頻率)基礎(chǔ)上再疊加與調(diào)制信號成比例的頻率(角頻率)，調(diào)頻波的幅值與高頻載波相等，[5]具體表達(dá)式如下：

調(diào)頻波角頻率=ωc+kfuΩ(t)，其中ωc為高頻載波角頻率，kf為比例常數(shù)。

調(diào)頻波幅值= Ucm。

注意此時角頻率是變量，不能再簡單參照振幅調(diào)制表達(dá)式【幅值cos(角頻率*t)】，而應(yīng)對角頻率求積分，即【幅值cos(∫角頻率dt)】，可以得出調(diào)頻波的表達(dá)式為：

uFM(t) =Ucmcos∫[ωc+kfuΩ(t)]dt= Ucmcos(ωct+mfsinΩt)，mf為調(diào)頻指數(shù)。由于調(diào)頻波不是本文的重點(diǎn)，高職高專生也不必過分追求數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，因此對詳細(xì)推導(dǎo)過程不再贅述。

結(jié)語

本文研究“高頻電子線路”課程關(guān)于振幅調(diào)制章節(jié)的教學(xué)方法。首先總結(jié)傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即采用乘法器，將調(diào)制信號與高頻載波相乘，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方式，得出調(diào)幅波表達(dá)式。該教學(xué)方法從純數(shù)學(xué)的角度推理出調(diào)幅信號的表達(dá)式，較枯燥且不容易理解掌握。接著提出創(chuàng)新教學(xué)方法，從振幅調(diào)制的概念入手，先給出波形圖，再求調(diào)幅波表達(dá)式。該方式對于高職生來講更容易掌握，也更與該課程的課程標(biāo)準(zhǔn)、目的相符合。最后簡單介紹了調(diào)頻波的教學(xué)方式。希望本文能給高職高專高頻電子線路課程教師提供參考借鑒。

[1]萬云.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].科教導(dǎo)刊(電子版)，2014, (6): 48-48.

[2]王春生.淺析電視信號傳輸技術(shù)[J].軟件，2012, 33(7): 101-102.

[3]李力厚，張居衛(wèi).淺談?wù){(diào)制技術(shù)分類和工作原理[J].河南科技(上半月)，2014, (8): 2-3.

[4]周勝源，陳高潤，陳名松.System View在《高頻電子電路》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報， 2004, 24(4): 106-109.

[5]門宏.調(diào)頻信號的發(fā)射與接收[J].無線電，2009, (4): 90-92.

[6]胡宴如.高頻電子線路[M]. 北京：高等教育出版社，2008. 94-95.

[7]申功邁，鈕文良.高頻電子線路[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008. 99-100.

Research on the Teaching Method of “High Frequency Electronic Circuit” Amplitude Modulation in Higher Vocational Colleges

HUANG Wen-feng

(Xiamen Ocean Vocational College, Xiamen, Fujian 361100)

“High frequency electronic circuit” is an important course of electronic information major. The amplitude modulation is an important section of the course. This part of the content is difficult to learn, and requires more of the students. In order to explain the profound things in a simple way of teaching, on the basis of summarizing the conventional teaching methods, this paper puts forward a new teaching method, which is based on the conventional teaching, gives the waveform diagram first, and then obtains the expression of the creative teaching method. It is more suitable for the study of the students who are not good at mathematics.

amplitude modulation; creative teaching; higher vocation colleges

2015-12-28

黃文鋒(1982-)，男，福建廈門人，廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)系實(shí)驗(yàn)師，碩士。研究方向：電子、通信等相關(guān)課程教學(xué)與研究。

TN70-4

A

1008-8156(2016)01-0075-03

修回日期：2016-01-25