淺談高職院校高頻電子線路教學(xué)方法

宋科

摘 要 高頻電子線路是一門現(xiàn)代高等職業(yè)院校電子通信類專業(yè)難度較大的專業(yè)課，學(xué)生普遍覺得難學(xué)，教師也覺得難教。如何把握學(xué)生的思維特點(diǎn)，用最通俗的語言將深?yuàn)W的理論描述得淺顯易懂顯得尤為重要。本文以諧振電路的選頻濾波特性為例介紹了諧振的基本概念，描述了諧振電路通頻帶的原理，闡述了諧振電路選頻濾波的物理本質(zhì)。

關(guān)鍵詞 諧振 通頻帶 選頻濾波

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

On Vocational College High Frequency Electronic Circuits Teaching Methods

SONG Ke

（Sichuan Aerospace Polytechnic （Guanghan Campus）， Guanghan， Sichuan 618300）

Abstract "High-frequency electronic circuit" is a difficult class of modern electronic communication specialized vocational colleges， students generally find it difficult to learn， teachers find it difficult to teach. How to grasp the characteristics of students' thinking， with the most popular language is described as esoteric theory is particularly important easy to understand. In this paper， frequency-selective filtering characteristics of the resonant circuit example to introduce the basic concepts of resonance， describes the principles of the resonant circuit pass band， describes the physical nature of the resonant circuit frequency-selective filtering.

Key words resonance； pass band； frequency-selective filtering

0 引言

高頻電子線路是現(xiàn)代高等職業(yè)院校電子通信類專業(yè)必修的專業(yè)課之一。由于高職類學(xué)生普遍基礎(chǔ)較薄弱，他們學(xué)習(xí)高頻電子線路這類課程難度較大。筆者在講授高頻電路的過程中發(fā)現(xiàn)，盡管這門課程專業(yè)性較強(qiáng)，理論基礎(chǔ)起點(diǎn)較高，但只要教學(xué)方法把握得當(dāng)，仍然可以化難為易，關(guān)鍵在于怎樣把握學(xué)生的思維特點(diǎn)，用最通俗的語言將深?yuàn)W的理論描述得淺顯易懂。本文將以諧振電路的選頻濾波特性為例，力求用通俗易懂的語言描述選頻濾波的原理及其實(shí)現(xiàn)方法，力求使復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化。筆者之目的在于通過對(duì)一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)的描述來展現(xiàn)高頻電子線路的教學(xué)方法，以期對(duì)高等職業(yè)院校相關(guān)課程的教學(xué)教改起拋磚引玉的作用。

1 選頻的基本原理

自然界中的各種信號(hào)總是由多個(gè)信號(hào)混雜在一起的復(fù)雜信號(hào)，人們往往需要從這個(gè)復(fù)雜信號(hào)中選出有用的成分，而把無用成分抑制掉，這就是選頻的原始意義，選頻也叫濾波。

圖1 并聯(lián)諧振回路 圖2 諧振曲線

對(duì)電信號(hào)的選擇是通過諧振電路的諧振特性實(shí)現(xiàn)的。如圖1所示是一個(gè)并聯(lián)諧振電路。圖中，代表線圈的等效損耗電阻，由于電容器的損耗很小，圖中略去其損耗電阻。為電流源，為并聯(lián)回路兩端輸出電壓。由、、組成的并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨信號(hào)源頻率而改變的，當(dāng)信號(hào)源頻率為某一數(shù)值時(shí)，諧振回路的阻抗可以達(dá)到最大值，從而使輸出電壓也達(dá)到最大，而其它頻率時(shí)的輸出電壓都小于此值。回路的這種狀態(tài)叫諧振狀態(tài)，此時(shí)回路的阻抗呈純阻性。

諧振時(shí)的輸出電壓達(dá)到最大，從而可以順利地把此電壓傳輸至后級(jí)，其它頻率時(shí)電壓則不能傳輸給后級(jí)，也就是把有用頻率成分選出來，而把無用頻率成分抑制掉，實(shí)現(xiàn)了選頻。

2 諧振電路的通頻帶

實(shí)際的有用信號(hào)也往往不是單一頻率成份而是由眾多頻率分量組成的復(fù)雜信號(hào)，為了使選出的信號(hào)不失真，就必須把這個(gè)復(fù)雜信號(hào)所包含的所有頻率分量都選出來，也就是要使所有頻率分量都按同等比例通過選頻回路，而根據(jù)前述諧振回路的諧振特性知，這是實(shí)現(xiàn)不了的，因?yàn)橹C振回路對(duì)不同頻率成分的傳輸比例是不一樣的，也就是說信號(hào)傳輸要想絕對(duì)不失真是不可能的。于是規(guī)定一個(gè)容忍范圍，規(guī)定輸出電壓下降到最大值的倍范圍內(nèi)可以認(rèn)為這些頻率分量是可以通過選頻回路的，而當(dāng)輸出電壓下降到超過最大值的倍時(shí)，就認(rèn)為這些頻率分量是不能通過回路的。于是就把輸出電壓下降到最大值的時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為通頻帶。也就是說在通頻帶內(nèi)的分量是可以通過回路的，而通頻帶以外的分量是不能通過回路的。

3 諧振電路的矩形系數(shù)

根據(jù)上面敘述，輸出信號(hào)的波形應(yīng)有如圖2所示的規(guī)律。如上所述，為了使輸出信號(hào)沒有失真，必須使信號(hào)的每個(gè)分量都按相同比例傳輸，也就是說在通頻帶內(nèi)的曲線應(yīng)是水平直線，而通頻帶以外的曲線應(yīng)是垂直線，即，理想傳輸線應(yīng)是圖3中的虛線所示。也即是說，理想的傳輸曲線應(yīng)是矩形形狀。為了反映實(shí)際傳輸曲線接近矩形的程度，引入矩形系數(shù)這個(gè)術(shù)語。矩形系數(shù)定義為0.1倍帶寬與0.7倍帶寬之比，即 = 。

4 高頻功率放大

顧名思義，高頻功率放大器用于放大器高頻信號(hào)并獲得足夠大的輸出功率，常又稱為射頻功率放大器，它廣泛用于發(fā)射機(jī)、高頻加熱裝置和微波功率源等電子設(shè)備中。

選頻回路把微弱信號(hào)從空中接收并選出來后，必須經(jīng)過功率放大才能進(jìn)行后續(xù)處理。現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)一般是把選頻和放大由一個(gè)部件完成，這個(gè)部件就是諧振功率放大器。圖4是諧振功率放大器的原理圖。

諧振功率放大器中的放大管工作在丙類狀態(tài)，即管子的導(dǎo)通時(shí)間小于輸入信號(hào)的半個(gè)周期，這有利于提高放大效率。圖中電容、電感、電阻三個(gè)元件構(gòu)成諧振回路，諧振回路有兩個(gè)作用，一是選頻作用，二是作為放大管的負(fù)載。假設(shè)是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，由于三極管有半個(gè)周期未導(dǎo)通，于是三極管集電極輸出的信號(hào)就不是正弦波，而是包含多個(gè)頻率成分的非正弦波。通過其后的諧振回路選出頻率與相同的那個(gè)分量，就得到所需要的放大了的信號(hào)。

上面說到三極管工作于丙類狀態(tài)，實(shí)際上，放大器中的三極管的工作狀態(tài)根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間可劃分為甲類、乙類、甲乙類、丙類、丁類和戊類集中狀態(tài)。甲類狀態(tài)即三極管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)都是導(dǎo)通的，乙類則是只有半個(gè)周期導(dǎo)通，甲乙類是指導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期而小于一個(gè)周期，丙類是指導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，丁類和戊類的三極管是工作在開關(guān)狀態(tài)，即只有完全導(dǎo)通和完全截止兩個(gè)狀態(tài)。

5 結(jié)束語

本文用通俗易懂的語言論述了諧振電路選頻濾波的基本原理，打破了一般教科書過度專業(yè)化的傳統(tǒng)描述，這使學(xué)生特別是基礎(chǔ)較差的高職學(xué)生易于理解和接受，大大提高了高等職業(yè)院校專業(yè)課的教學(xué)效果。事實(shí)上，很多本身理論較深的課程都可以采用本文所述思想，用較通俗的語言描述得簡(jiǎn)單明了，使學(xué)生易于理解和接受，當(dāng)然這要考驗(yàn)教師的專業(yè)理論水平和語言表述能力。謹(jǐn)以此文和同行共勉。

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