微波射頻電路的信息化教學(xué)改革研究

曹玉梅

[摘要]在很多大學(xué)課程中，微波與射頻電路是大學(xué)通信工程專業(yè)、電子信息工程相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，為了保證教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出社會(huì)需要的專業(yè)型人才，學(xué)校應(yīng)該引入先進(jìn)的教學(xué)理念，使用現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)，提高教學(xué)質(zhì)量。針對傳統(tǒng)教學(xué)中的弊端要加以分析，從中分析解決方案，有效對教學(xué)進(jìn)行信息化改革，例如分析該課程的章節(jié)內(nèi)容，大量使用計(jì)算機(jī)教學(xué)，編寫MATLAB實(shí)驗(yàn)工具箱，有效簡化了圖解步驟和手工計(jì)算，提高整體的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]微波射頻電路 信息化教學(xué) 改革對策

當(dāng)前這一課程都是32學(xué)時(shí)，之前都是使用各方面的文獻(xiàn)作為教材，重點(diǎn)對微博元件、微波理論、場解法等進(jìn)行教學(xué)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)，無線通信技術(shù)的發(fā)展中，促使射頻電路技術(shù)得到了大范圍的應(yīng)用，其是無線技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵一環(huán)，下面就對這些方面進(jìn)行分析，希望給有關(guān)人士一些借鑒。

一、分析在教學(xué)中遇到的難點(diǎn)問題

通過對整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的分析發(fā)現(xiàn)，課程中涉及到很多概念，而且用語言很難形象的進(jìn)行描述，在講課中學(xué)生會(huì)感到非常的抽象，一般學(xué)生只對低頻電路知識(shí)進(jìn)行了學(xué)習(xí)，在這部分內(nèi)容教學(xué)中，很難深入的認(rèn)識(shí)到場和分布參數(shù)。在授課過程中，還要利用場、路等方法教學(xué)，在之前的學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生都沒有經(jīng)歷過這樣的方法學(xué)習(xí)，因此比較陌生，還存在一定的困難度。

二、分析教學(xué)改進(jìn)思路

第一，教學(xué)中充分融入想象化，使用動(dòng)畫方式，圖形等進(jìn)行多媒體教學(xué)，在進(jìn)行基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)中，向?qū)W生展示微波電路求解結(jié)果的動(dòng)態(tài)仿真圖像，這樣抽象的概念變得可視化，學(xué)生理解更加容易。第二，在教學(xué)過程中，一定要把場、路結(jié)合的思想貫穿到整個(gè)課程中，講授公式和概念的時(shí)候，重點(diǎn)對原理進(jìn)行分析，同時(shí)使用現(xiàn)代數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，最好不要出現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。第三，在授課過程中，應(yīng)該將射頻器件等展示給學(xué)生，讓學(xué)生對其有一個(gè)初步的了解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)這方面知識(shí)的興趣。第四，可以適當(dāng)?shù)拇┎迳漕l電路實(shí)驗(yàn)課，在實(shí)驗(yàn)過程中，對所學(xué)的理論進(jìn)行證實(shí)，可以對比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，最好引領(lǐng)學(xué)生一同操作，讓學(xué)生對所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行深入的理解，培養(yǎng)獨(dú)立獲取知識(shí)的自學(xué)能力。

三、實(shí)際案例分析

發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行射頻電路教學(xué)過程中，涉及到計(jì)算的主要有穩(wěn)定性判別、史密斯圓圖的計(jì)算、后續(xù)章節(jié)的網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配、復(fù)數(shù)計(jì)算等，可以利用計(jì)算機(jī)手段，對相關(guān)的計(jì)算步驟進(jìn)行替換，那么整個(gè)教學(xué)流程就得到了很好的簡化，使用MATLAB數(shù)學(xué)計(jì)算工具，其是重要的通用數(shù)學(xué)仿真工具，在M ATLAB的作用下，編寫了計(jì)算工具箱，主要有射頻放大電路工具箱，穩(wěn)定性判別工具箱，網(wǎng)絡(luò)匹配計(jì)算工具箱，圓圖計(jì)算工具箱。具體操作步驟如下：

例1：已知Z_L=24-j144W，Z_O=600W，對負(fù)載反射系數(shù)的相角和大小進(jìn)行求解。

解：要先把負(fù)載阻抗做歸一化處理，需要在圓圖上找到歸一化負(fù)載阻抗點(diǎn)，結(jié)合根據(jù)阻抗點(diǎn)的位置，合理的進(jìn)行等反射系數(shù)圓的繪制操作，其中要注意，等反射系數(shù)圓和正實(shí)軸的交點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)值的讀取，將其作為實(shí)際的駐波系數(shù)，這樣就測得了一個(gè)數(shù)值。根據(jù)相關(guān)的公式進(jìn)行計(jì)算。通過負(fù)載處電長度，以及其和正實(shí)軸的差值，很容易就能計(jì)算出負(fù)載反射系數(shù)的幅角。最后使用圓圖計(jì)算工具，進(jìn)行最周的解答，其集體的操作步驟如下，可以進(jìn)行參考分析，希望給相關(guān)人員一些啟發(fā)。

sc=DRAW SM ITH，%進(jìn)行史密斯圓圖的繪制，

ZL=24-j*144，%負(fù)載阻抗為Z_L，

Z_O=60，%長線特性阻抗，

zl=ZL/ZO，%就可以得到歸一化的阻抗，其為Z_L=0.4-j2.4，

sc=SET_Z（sc，z1），%在圓圖上找到Z_L所對應(yīng)的點(diǎn)A，

ro=READ_VSW R（sc），%就能夠得到當(dāng)前點(diǎn)的駐波系數(shù)，

1=-17.2420

absg=（r0-1）/（ro+1），%計(jì)算反射系數(shù)的模G，

=0.8904

el=GET_EL（sc），%得到A點(diǎn)的電長度0.3115I，

phi=2*（el-0.25）/0.5，%計(jì)算反射系數(shù)的幅角0.2461P，

總結(jié)：如果使用手工法進(jìn)行圖的繪制，其表現(xiàn)的比較粗糙，而且實(shí)際得到的結(jié)果和真實(shí)情況有很大差距，而通過利用MATLAB，就可以很快的進(jìn)行復(fù)數(shù)計(jì)算，再合理的使用圓圖計(jì)算工具箱，就提高了繪制的精度，由此可見，在微波射頻電路的信息化教學(xué)改革中，要使用先進(jìn)的教學(xué)理念，使用仿真軟件和設(shè)計(jì)軟件，避免進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算。