EWB在高頻電子線路教學(xué)中的應(yīng)用

王奎奎 甘輝 楊秋慧 于健海

摘 要 針對傳統(tǒng)的高頻電子線路實踐教學(xué)中，學(xué)生無法了解電路原理，本文將計算機(jī)輔助仿真軟件EWB引入到理論教學(xué)中，利用EWB對所學(xué)理論知識點逐一驗證，同時培養(yǎng)學(xué)生利用EWB自主設(shè)計電路的能力。本文主要闡述傳統(tǒng)實驗教學(xué)的局限性，分析了EWB功能和特點，及其輔助實驗的一些典型應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 EWB 仿真實驗 教學(xué)方法 高頻電子線路

中圖分類號：G424.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

高頻電子線路是理工類專業(yè)理論和實踐性較強(qiáng)的一門專業(yè)課，該課程理論內(nèi)容較多，幾乎涵蓋無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射和接收機(jī)的所有高頻電路。傳統(tǒng)授課過程是先理論后實踐，實踐環(huán)節(jié)采用實驗箱，同時配有實驗指導(dǎo)書，學(xué)生不需要搭建電路和了解電路原理，在實驗?zāi)K的相應(yīng)測試點進(jìn)行測試，就可以完成實驗內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生在實踐中無法掌握和理解電路原理，實驗效果不理想。針對傳統(tǒng)高頻電子線路授課的局限性， 在理論教學(xué)中引入EWB仿真軟件進(jìn)行仿真實驗，仿真實驗過程中每個學(xué)生都能親自動手連接電路和參數(shù)設(shè)定。幫助學(xué)生理解高頻電子線路中的理論知識和電路原理，同時配合實驗箱再次進(jìn)行實驗教學(xué)。

1 EWB的典型應(yīng)用

并聯(lián)諧振回路在高頻電子線路中占據(jù)舉足輕重的作用，其作用由其特點決定的。一，工作處于諧振狀態(tài)，作為選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用;二，工作處于失諧狀態(tài)，此時呈現(xiàn)感性或者容性，與電路中其他電感和電容一起，滿足三點式振蕩電路的振蕩條件，形成正弦波振蕩器;三，工作在失諧狀態(tài)，實現(xiàn)幅頻變換、相頻變換，構(gòu)成角度調(diào)制與解調(diào)。利用EWB軟件仿真LC并聯(lián)諧振回路。如圖1為RLC并聯(lián)諧振回路

并聯(lián)諧振回路的特點如下：

（1）諧振時，電路呈現(xiàn)純阻性;

（2）流過電阻的電流最大，且與外施電流相等;

（3）諧振時，流過電感的電流IL和流過電容的電流IC大小相等，方向相反。根據(jù)此特點，利用EWB仿真軟件進(jìn)行驗證。

從原理圖中，輸入信號為電流10mA，頻率157.1Hz的交流信號。經(jīng)過RLC諧振回路，根據(jù)諧振回路中電感和電容參數(shù)，可以得到諧振頻率f0=≈157.1Hz，此時電路可以發(fā)生諧振，電路呈現(xiàn)純阻性，流經(jīng)電阻的電流最大，近似等于電流源電流10mA，流入LC諧振回路的電流極小，約為14.53uA。此時改變輸入信號的頻率為110Hz時，流過電阻、電感和電容的電流分別為1.239mA、19.26mA和9.543mA;輸入信號頻率130Hz時，流過電阻、電感和電容的電流分別為2.32mA、30.86mA和21.13mA。高于諧振頻率時，輸入信號頻率為170Hz，流過電阻、電感和電容的電流分別為4.986mA、50.70mA和59.36mA;輸入信號頻率為190Hz，流過電阻、電感和電容的電流分別為2.312mA、21.03mA和30.76mA。

從以上數(shù)據(jù)可以看出輸入信號頻率為157.1Hz時，流經(jīng)電阻的電流最大，低于或者高于諧振頻率點時，流經(jīng)電阻的電流減小;在低于諧振頻率時，流經(jīng)電感的電流IL大于流經(jīng)電容的電流IC，說明此時在該頻率下，感抗值小于容抗值，即 L<0，LC并聯(lián)諧振回路呈現(xiàn)感性;在高于諧振頻率時，流經(jīng)電感的電流IL小于流經(jīng)電容的電流IC，說明此時在該頻率下，感抗值大于容抗值，即 L>0，LC并聯(lián)諧振回路呈現(xiàn)容性。

2 EWB軟件在實踐教學(xué)的意義

高頻電子線路是一門實踐性很強(qiáng)的課程，實驗教學(xué)尤其重要。用于EWB軟件可以清晰地了解每一個電路的作用，打破傳統(tǒng)試驗箱無法了解電路模塊的限制;同時利用該軟件在修改參數(shù)時，不用擔(dān)心對試驗箱中元器件和儀器損傷，降低實驗成本，引導(dǎo)學(xué)生做一些探索性實驗。

3總結(jié)

本文討論了高頻電子線路在傳統(tǒng)教學(xué)中遇到的困境以及如何利用EWB仿真軟件快捷、高效地輔助理論和實驗教學(xué)。通過對RLC并聯(lián)諧振回路的討論，展現(xiàn)了EWB在教學(xué)中的優(yōu)勢：在課堂上可以動態(tài)顯示，仿真并且快捷地修改電路參數(shù)，加深學(xué)生對電路原理的理解。

基金項目：體驗性教學(xué)在計算機(jī)專業(yè)課程中的應(yīng)用項目（Wyjg2017B026）的研究成果。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱清智，袁鑄，胡應(yīng)占.EWB在電工電子教學(xué)中的應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010，32（s2）：221-223.

[2] 張群.EWB在模擬電子技術(shù)教學(xué)改革中的作用及其意義[J].科技信息，2009（35）：114-115.

[3] 李錫，林連山，樊薇薇等.新形勢下EWB輔助電工學(xué)實驗教學(xué)的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2012（04）：345-348.

[4] 廖輝.仿真軟件在電工學(xué)中輔助教學(xué)探討[J].實驗技術(shù)與管理，2014，211（04）：102-105.