《高頻電子線路》課程難點(diǎn)與教學(xué)實(shí)施對策

于紅旗 陳紹榮

摘要：《高頻電子線路》是電子、信息、通信等專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課。本課程內(nèi)容較為繁雜，涉及的知識點(diǎn)較多、新概念教多，對基礎(chǔ)知識要求較為寬廣。這門課往往成為學(xué)生學(xué)習(xí)路上的攔路虎，文章總結(jié)了我?！陡哳l電子線路》課程的教學(xué)內(nèi)容，總結(jié)了這門課程的難點(diǎn)，并對相應(yīng)的教學(xué)實(shí)施對策進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：高頻電子線路;課程考核;教學(xué)改革;課程建設(shè)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）11-0227-02

《高頻電子線路》是我校工程技術(shù)類電子信息、電子工程、通信工程等專業(yè)的必修課程，有很強(qiáng)的理論性、工程性和實(shí)踐性。在上述專業(yè)的課程設(shè)置中起承上啟下的作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員將對現(xiàn)代無線通信技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)方法有比較深入的了解;為電子工程、通信工程專業(yè)學(xué)員后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和從事無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)打下理論基礎(chǔ)，鍛煉和培養(yǎng)相應(yīng)的實(shí)踐技能。通過理論和實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生了解和掌握無線電通信系統(tǒng)的基本組成和工作原理，掌握高頻電子線路各單元電路的基本組成、工作原理和典型電路的應(yīng)用，初步具備高頻電子線的識圖能力和實(shí)際應(yīng)用能力，掌握基本的實(shí)踐技能。本課程在電子信息、電子工程、通信工程等專業(yè)學(xué)員的知識結(jié)構(gòu)中是不可或缺的重要組成部分，并占有重要的位置。

在多年的課程授課中，總體感覺就是這門課對知識的跨度和深度要求都比較高。很多年輕教師不敢從事這門課的教學(xué)工作，學(xué)生也反饋說這門課是難度很大的一門課。本文首先分析了這門課的課程特點(diǎn)，對課程的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，對課程難點(diǎn)進(jìn)行了分析，最后給出相應(yīng)的教學(xué)對策。

一、課程特點(diǎn)分析

高頻電子線路以《電路分析》《模擬電子技術(shù)》《高等數(shù)學(xué)》《信號與系統(tǒng)》等課程為基礎(chǔ)，但不同于模擬電子技術(shù)中講述的低頻、線性電路，高頻電子線路主要進(jìn)行非線性電路的講述，從早期的《電視原理》《非線性電路分析》到目前的《高頻電子線路》《射頻電子線路》《通信電子線路》等，這些課程的內(nèi)涵接近或類似。本課程以無線電收發(fā)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)和模塊為獨(dú)立章節(jié)，穿插系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要考慮的一些重要知識點(diǎn)。這門課程的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

1.各個(gè)章節(jié)邏輯上有關(guān)聯(lián)，但分析方法和典型電路方面有不少差別。各個(gè)章節(jié)不具備太多的分析方法上的關(guān)聯(lián)性，每一章節(jié)都會(huì)引入一些新概念。如高頻小信號放大器采用線性放大電路來進(jìn)行分析，高頻功率放大器則結(jié)合選頻網(wǎng)絡(luò)，工作在非線性狀態(tài)。調(diào)幅、混頻為頻譜的線性搬移電路，但調(diào)頻和調(diào)相為頻譜的非線性搬移電路。分析調(diào)幅波和調(diào)角波帶寬所采用的方法也不一樣。

2.課程對基礎(chǔ)知識要求較多，且要切實(shí)清楚各個(gè)基本概念。在理論分析方面，課程以信號與系統(tǒng)、高等數(shù)學(xué)等課程為基礎(chǔ)，但涉及的部分內(nèi)容也是高等數(shù)學(xué)里面所沒有講到的，如研究調(diào)角信號的帶寬時(shí)，用到的貝塞爾函數(shù)在高等數(shù)學(xué)里面尚未講到。另外，在研究調(diào)角信號的帶寬時(shí)，并沒有變換到頻域，而是通過展開為傅里葉級數(shù)，根據(jù)各項(xiàng)的傅里葉級數(shù)的大小，來判斷出信號的帶寬，如果學(xué)生搞不清楚傅里葉級數(shù)（用于周期信號的展開）和傅里葉變換（用于非周期信號的變換）的差異，很難理解這種分析方法。

3.實(shí)踐性強(qiáng)。這門課的落腳點(diǎn)在于電子線路，先通過理論分析，要達(dá)到什么樣的結(jié)論，再通過具體的電路來實(shí)現(xiàn)，在分析電路實(shí)現(xiàn)過程中，會(huì)涉及器件本身的實(shí)際參數(shù)對結(jié)果的影響，再通過理論分析，來避免器件參數(shù)造成系統(tǒng)失真等。最后，根據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。

二、課程知識點(diǎn)

我校采用的教材為張肅文編著的高等教育出版社的《高頻電子線路（第五版）》。主要的知識目標(biāo)包括射頻電子線路概述;選頻濾波網(wǎng)絡(luò);高頻小信號調(diào)諧放大器;電路的噪聲;高頻諧振功率放大器;正弦振蕩器;頻譜線性搬移電路;角度調(diào)制與解調(diào);數(shù)字調(diào)制與解調(diào);反饋控制電路;頻率合成技術(shù)等。知識點(diǎn)內(nèi)容基本與教材章節(jié)分布一致。

三、課程難點(diǎn)

如前所分析課程的特點(diǎn)，其中新概念多、新電路多、基礎(chǔ)要求較為扎實(shí)等決定了本課程的難度。本課程的難點(diǎn)主要為以下幾個(gè)方面。

1.每一章節(jié)中都有基本框圖、典型電路分析，因此本課程的第一大難點(diǎn)就是如何掌握這么多的新概念、典型電路模型以及涉及的理論分析。

2.高頻條件下，需要考慮到三極管的分布參數(shù)的影響，對很多學(xué)生來說，要了解高頻條件下，元器件的模型與低頻和電路分析中不一樣的地方，掌握高頻條件下分布參數(shù)的概念、作用以及影響。

3.高頻條件下，很多模塊的負(fù)載都是選頻網(wǎng)絡(luò)，這也是低頻條件下電路負(fù)載為電阻所不一樣的地方。選頻網(wǎng)絡(luò)是高頻電路中的一個(gè)重要基礎(chǔ)知識。由于選頻網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生是一個(gè)新知識點(diǎn)，且是一個(gè)非常重要的知識點(diǎn)，學(xué)生需要掌握選頻網(wǎng)絡(luò)的基本原理、分析方法、典型參數(shù)、典型電路。

4.阻抗匹配、阻抗變換網(wǎng)絡(luò)是高頻電子線路課程中的重要知識點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。特別是阻抗變換電路分析方法是后續(xù)章節(jié)的基礎(chǔ)，學(xué)生要掌握電感、電容抽頭電路、耦合電路的分析方法，建立起非線性電路的分析思想。

四、教學(xué)實(shí)施對策

在高頻電子線路課程中，我們采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段。教學(xué)中主要采取了重視基本、分解集成、仿真輔助、項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)等方法。

重視基礎(chǔ)主要是只重視基礎(chǔ)概念、基礎(chǔ)電路、基礎(chǔ)理論。對個(gè)模塊中出現(xiàn)的基本概念，反復(fù)強(qiáng)調(diào)，特別引導(dǎo)學(xué)生能夠讀懂并理解標(biāo)題，看到標(biāo)題就想到具體的電路形式和電路特點(diǎn)。

分解集成主要是在總體講述無線電收發(fā)總體架構(gòu)基礎(chǔ)上，將總體架構(gòu)分解為不同功能的模塊，引導(dǎo)學(xué)生注意各個(gè)模塊之間的連接關(guān)系，總體上把握各個(gè)模塊之間的參數(shù)及其對前后級的影響，在腦海中形成各個(gè)模塊的典型電路及其參數(shù)特點(diǎn)。化整為零，各個(gè)突破。集成則是在講述各個(gè)模塊的過程中，想著如何把該模塊放置到整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)用。最后在各個(gè)模塊都講完后，進(jìn)行總結(jié)，化零為整。

仿真輔助是這門課一直采用的教學(xué)輔助手段。不同老師所用的仿真軟件也不盡相同。根據(jù)課程不同章節(jié)，常采用的仿真軟件有：MultiSim [1-3]、MATLAB[4]、Electronics Workbench[5]、PSpice等。Multisim用于演示不同的電路的性能，特別是波特圖、示波器等虛擬儀器具有較強(qiáng)的直觀性。MATLAB主要用于演示波形之間的對比、頻譜分析等，特別適合調(diào)制解調(diào)等部分章節(jié)的教學(xué)。

采用項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)法，高頻電子線路的核心模塊可以構(gòu)成FM發(fā)射和接收、AM發(fā)射和接收。課程以這兩個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主線，引導(dǎo)學(xué)生先完成各個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)，再綜合起來完成整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。這也體現(xiàn)了前面的分解集成的教學(xué)方法。

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