《高頻電子線路》課程教學改進與探索研究

程加力 胡全斌

【摘 要】本文結合無線通信技術發展背景探討了《高頻電子線路》課程目前的教學現狀，針對教學目標、教學方法等方面提出了一些觀點和看法，認為應該根據社會主流通信技術的發展調整教學內容。

【關鍵詞】高頻電子線路;教學改革;無線通信

Research on High Frequency Electronic Circuits Course Teaching Improvement

CHENG Jia-li HU Quan-bin

（Jiangsu Marine Resources Development Research Institute， Huaihai Institute of Technology， Lianyungang Jiangsu 222005， China）

【Abstract】The present teaching situation of High Frequency Electronic Circuits based on ireless communication technology development is discussed. The views and opinions about teaching goal and method are presented. The teaching contents should be adjusted according to social mainstream communication technologies.

【Key words】High Frequency Electronic Circuits; Teaching reform; Wireless communication

0 引言

高頻電子線路是電子與通信等專業的一門主要的專業技術基礎課程，它的任務是研究高頻電子電路的基本工作原理與分析方法，掌握通信系統中各個主要功能模塊的工作原理和具體實現電路，對所涉及的各種分析電路基本技術以及模塊性能指標有清晰的概念，并熟練掌握其分析方法，該課程具有較強的理論性和工程性。課程起源于對無線電發送與接收設備的分析與學習，課程內容隨著通信技術的發展而不斷調整和改進。教學實踐中發現，學生普遍反映該課程難學難懂，不好掌握。筆者多年從事該課程教學工作，根據教學體會對具體教學過程提出了一些改進方法以便提高教學效率。

1 課程背景

最近20年來，世界無線通信技術發展迅速，20個世紀七八十年代主要是調幅調頻系統，從90年代開始，無線蜂窩通信系統從第一代模擬系統迅速發展到數字通信系統2G GSM，3G CDMA，直至今日的4G LTE，現在產業界和科研界正在研發下一代5G通信技術，預計五到十年后將投入商用。并且，隨著無線局域網和物聯網技術的發展，基于WiFi IEEE 802.11bgn、藍牙、ZigBee（紫蜂協議）等通信協議的產品市場也得到了爆發式的增長。隨著無人機市場的興起，無人機遙控通信市場也得到了快速發展。表1給出了各種技術的基本技術特征，從表中可以看出，現在的主流通信系統已經從模擬調制轉變為數字調制，工作頻段遠高于調頻調幅，帶寬、調制方式也有了很大變化，而課堂教學內容必然要反映技術與市場的變化。

表1 無線通信系統

自從1978年確定高頻電子線路教學大綱以來，經過多次修訂，目前高頻課程主要講授主要是調幅與調頻通信電路系統，以及系統各個功能模塊，如高頻功放電路、混頻電路、選頻網絡等。與目前社會主流技術相比已經有一定差距。經調查發現，十年前的學生還使用調頻收音機接收校園電臺的節目或用于英語聽力學習，但現在的學生熟悉電腦、手機、WiFi，學英語時用電腦，很少收聽調幅調頻電臺，甚至很多學生在家庭從小到大根本沒有接觸過收音機。課堂上講授調頻調幅收音機的具體應用時，學生往往沒有一個具體的感受，課堂知識的接受效率比較低。

2 教學內容改進

對課程教學內容有必要做一些取舍，以便符合社會發展趨勢。首先，國內的常用教材對無線電發展歷史僅僅在前言中做了簡單說明。筆者認為，對于無線電歷史做詳細并有趣的講解有助于學生在剛開始學習時消除對這門課的畏懼感。因此在剛開始這門課時給學生回顧了無線電發展歷史，尤其是發展過程中各種有趣的歷史事件，極大提高了學生的興致并明顯減小了他們學習的畏難情緒。

其次，在教學過程中應該將教學的重點從各種具體電路性能分析轉換到基本電路的原理分析上來。集成電路技術發展很快，現在主流的模塊芯片可能過幾年就被性能更優異、價格更低的產品代替了，對于應用型電子與通信學科的學生而言，由于畢業后絕大多數是直接工作，而且大部分是從事應用工程師這一類的工作，因此學習模塊電路的工作原理和基本功能遠比了解一些具體模塊或者具體芯片內部結構特性更加實用。

第三，教學時適當減少分立元件電路的特性分析，目前通信模塊如混頻、調制和解調等功能基本上都已經集成在一塊芯片中，因此講授完模塊電路原理后，進一步強化常用集成電路的應用，對于理論推導過程簡單講授即可，忽略復雜的推導過程，重點講解原理和結論，以及芯片電路使用時的各種技術特點。

第四，傳統課程安排中，調幅調頻和調相技術是重點內容之一，是其它各種調制技術包括現在各種數字調制技術的基礎。鑒于現在已經很少使用調頻調幅收音機系統，因此調整了這部分內容，對于調制的基本原理仍然是重點講授，但對于課本上的具體的調頻調幅電路，則壓縮講授時間一帶而過，而重點講授一些現在比較常用的無線通信技術，先從比較簡單的無線遙控電路講起，再講授表1中列出的各項技術。此外，由于調制技術比較抽象，因此筆者將一些具體的電臺設備帶到課堂，給學生一邊現場演示一邊講解，教學實踐中發現這些措施可以明顯提高學生的學習興趣和學習效率。

第五，將課堂內容與業余無線電愛好者的工作結合起來。業余無線電愛好者（HAM）是指那些不是專門從事無線電工作，卻掌握了一定無線電與電子技術，在對無線電的學習應用中產生的樂趣，從而將無線電技術的學習、使用、交流當作一項個人興趣愛好的人。由于每個國家都有無線電頻率使用管制制度，因此無線電愛好者通常要加入愛好者協會。筆者嘗試邀請協會中的資深無線電愛好者帶著業余電臺設備來到課堂，給學生們介紹業余無線電的歷史和現狀，本地的愛好者們的各種有趣的活動和各種競賽，極大激起了同學們的學習興趣，還有個別同學受到吸引加入了業余無線電愛好者協會，申請了業余電臺執照，并參加了業余無線電競賽。第六，多媒體教學目前在高校中得到了廣泛應用。合理使用多媒體可以大幅度提高教學效率。教學過程中發現，課件色彩應該比較鮮亮、濃厚，這樣更加吸引學生注意力。并且動態圖片教學效果最好，可以在很短時間內讓學生對某個概念建立起具體的印象，對后續學習效果有很大改善。例如對于諧振回路，教學時發現，在PPT中采用動態圖像列出輸入輸出信號不同波形，學生可以很快就對回路的濾波作用有了清晰認識，一些參數如信號內阻對諧振曲線的影響也可以通過動態圖形象地反映出來。對于各種調制、混頻和解調，同樣采用動態圖像給出各種調制結果圖，學生也能很快掌握這些概念。甚至包括諧振放大器中使用的傅立葉級數的概念，采用動態圖也可以讓學生更好接受。另一方面，實踐中發現，并非所有的內容都可以使用PPT，例如理論推導過程羅列在PPT上教學效果不太好，這些更適合在黑板上板書推導。

除了多媒體教學，也要充分利用各種CAD軟件提高教學效率。為了讓學生更高效地掌握高頻線路各種調制解調方法并進行驗證，可以通過MATLAB軟件仿真各種調制與解調過程，在電腦上顯示調制前后信號波形，還可以觀察當調制系數等關鍵參數發生變化時仿真輸出波形變化情況。通過計算機仿真，可以具體生動地演示各種抽象晦澀的理論，加深學生對課程知識的理解，并有助于提高學生學習興趣。

3 結論

隨著現代社會信息通信技術不斷發展，需要對《高頻電子線路》課程在內容和教學方法上不斷調整，以適應社會需求，提高學生學習效率和教學質量。本文介紹了一些具體的改革方法和措施，在教學實踐中取得了良好的效果，我們必須不斷改進教學方法，學習新的知識，通過各種方法來改善教學質量，提高教學水平，才能達到令人滿意的教學效果。

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[責任編輯：楊玉潔]