多途徑提高微波技術(shù)教學(xué)效果

摘要：文章論述了微波技術(shù)在通信與電子信息工程或無線電技術(shù)專業(yè)中的地位，但許多學(xué)生對“微波技術(shù)”課程望而生畏。因此，如何激發(fā)學(xué)生的興趣，改變學(xué)生這種消極學(xué)習(xí)態(tài)度和被動的學(xué)習(xí)方式是非常重要的。通過在教學(xué)過程中增加實(shí)驗(yàn)、軟件演示、動畫、仿真等方法，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)教改 軟件演示 動畫 仿真

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2012）11（a）-0095-01

在通信領(lǐng)域，隨著無線通信的快速發(fā)展，如移動通信和射頻識別等的發(fā)展，載波頻率已到了微波波段，因此，需要大量的具備一定微波技術(shù)知識的人才。對于本科專業(yè)，如通信與信息專業(yè)：主要研究射頻范圍內(nèi)的無線電波的信息處理的學(xué)科，它包括射頻或微波的產(chǎn)生、放大、調(diào)制、傳輸、接收、發(fā)射和測量等。對于某些職業(yè)技術(shù)專業(yè)，如無線電技術(shù)專業(yè)（微波技術(shù)與器件方向）：面向微波電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、經(jīng)營及微波系統(tǒng)工程單位，從事微波設(shè)備、微波電子產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)和維護(hù)等技術(shù)工作或營銷管理工作。而微波技術(shù)是這類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握必要的微波技術(shù)方面的知識，讓學(xué)生在畢業(yè)以后能更好地適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展。由于微波技術(shù)課程涉及很多復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，令很多學(xué)生無從下手，難以理解，所以學(xué)生普遍反映比較難學(xué)。為了幫助學(xué)生更好地理解“微波技術(shù)”課程基本概念、基本原理，應(yīng)該從以下的幾個方面考慮教學(xué)[1～2]。

1 理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的理解能力

不少學(xué)校都開設(shè)了微波與天線綜合實(shí)驗(yàn)，一般該實(shí)驗(yàn)由微波與天線發(fā)射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及接收實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)兩個實(shí)驗(yàn)箱組成。實(shí)驗(yàn)箱集成了微波信號的產(chǎn)生、發(fā)送、傳輸、接收、放大、變頻、濾波等各種微波信號加工處理過程，既可對微波信號各個加工處理部件進(jìn)行單獨(dú)研究測試，同時也可把各部件連接，組成完整的微波通信發(fā)、收系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)測與研究。通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能更好地理解微波技術(shù)知識。以阻抗匹配為例，當(dāng)端接負(fù)載為匹配負(fù)載、短路負(fù)載時，微帶傳輸線相應(yīng)工作在行波、駐波狀態(tài)。當(dāng)端接匹配負(fù)載并在開式微帶線上移動探頭時，頻譜儀指示幅度變化很小；當(dāng)端接短路負(fù)載并在開式微帶線上移動探頭時，頻譜儀指示幅度變化較大，因此，傳輸線工作在行波狀態(tài)和駐波狀態(tài)很明顯就能觀察出來，并且大體能估算出駐波比。通過這樣的實(shí)驗(yàn)，有關(guān)傳輸線的工作狀態(tài)，駐波比、行波系數(shù)等概念，學(xué)生能深入理解。

2 將微波現(xiàn)象通過軟件來演示

史密斯圓圖是微波工程中的重要分析和計(jì)算工具，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，雖然計(jì)算功能已經(jīng)逐漸削弱，但是，通過史密斯圓圖可以圖解、說明長線各位置電壓、電流、阻抗的變化規(guī)律，因而對長線理論的理解、學(xué)習(xí)、鞏固、記憶非常有幫助，其學(xué)習(xí)依然非常重要。

圖1是史密斯圓圖演示軟件操作界面。通過輸入特性阻抗和負(fù)載阻抗，可以得到線上任意位置的等反射系數(shù)圓、等電阻圓、等電抗圓分布，并計(jì)算相應(yīng)的輸入阻抗、反射系數(shù)等值。當(dāng)傳輸線上位置改變時，阻抗點(diǎn)沿等反射系數(shù)圓順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，圓圖隨之動態(tài)實(shí)時更新。教學(xué)實(shí)踐表明，這一軟件能夠幫助學(xué)生迅速地掌握圓圖基本規(guī)律，并產(chǎn)生一定的興趣。

3 利用仿真結(jié)果的展示，解釋微波器件的工作參量

仿真軟件的應(yīng)用，能鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，學(xué)生通過微波仿真軟件，可設(shè)計(jì)元器件。利用Microwave office仿真一個簡單的功率分配器，學(xué)生既理解了功率分配器，從結(jié)果分析又理解了S參數(shù)的含義。圖2為微帶功率分配器仿真電路，圖3為仿真結(jié)果，S11為端口1的反射系數(shù)，中心頻率2GHz時小于-40dB，說明反射很小，S21為端口1到端口2的傳輸系數(shù)，約-2dB，說明端口1到端口2之間損耗很小，S32小于-40dB說明端口2和端口3之間的隔離度很高。

4 結(jié)語

教學(xué)改革是一個長期不斷探索、逐步完善的過程。為了使相關(guān)課程的教學(xué)更好地服務(wù)于學(xué)生，應(yīng)該打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分、合理利用理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、軟件演示、動畫和軟件仿真等方法，使枯燥乏味的教學(xué)變得生動起來，相關(guān)課程教師應(yīng)該充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出社會真正需要的人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳玉群，楊立波，王宇，等.微波技術(shù)與天線[J].科技資訊，2009（32）：216.

[2] 李素萍，吳偉.“微波技術(shù)與天線”課程教學(xué)改革探討[J].中國電力教育，2011（8）：108-109.