张玉超郑州广播电视大学
【摘要】本文针对当前学校“高频电子线路”教学中普遍存在的问题,从教学内容和教学方法等方面进行了分析研究,提出了高频电子电路的教学中增设电路分析设计技术;增加高功率放大器的线性化技术等方面的相关内容,使学生能够尽快适应现代电子线
路设计的需要。
【关键词】高频电子线路无线通信电路
【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1674-4810(2010)01-0162-01
“高频电子线路”课程与低频电子线路相比有较大区别,其主要内容包括:无线通信系统射频端的调制、解调、混频、信号放大与功率放大、功率合成与分配及锁相跟踪等电路。随着当前无线通信技术特别是宽带无线通信的高速发展,无线工作的频率越来越高,L波段、S波段和C波段正在成为无线通信的主流[1],与该课程相关的新概念和新技术层出不穷,而当前的“高频电子线路”课程的内容和技术发展的需要不相匹配,因而有必要研究当前的形式及需求,对该课程内容以及教学方法进行适当的改革。
一教学现状及需求分析
当前大部分“高频电子线路”教学主要仍然沿用较为经典的内容。例如,在功率放大器章节中,动态负载线和丙类功率放大器的分析方法依然是其核心内容,而在目前的射频功率放大器设计中,由于C类放大器具有非线性特性而应用较少,D类和E类放大器已经成为当前设计应用的主流;同时,GaAs、SiC及LDMOS等器件也越来越多地出现在高频功率放大器中。[2]在射频电路分析当中,基于S参数以及Smith圆图的方法已成为分析设计的主流。而上述内容教学大纲中还没有列出。当前教学中,调制与解调主要以模拟调制(AM/FM/PM)方式强调,这些内容有助于理解调制与解调的基本概念,是教学内容中不可或缺的;由于数字调制方式在抗噪声性能、抗信道损耗、安全性等方面的优点,现代无线通信系统大都采用数字调制技术,尤其是随着数字信号处理技术及大规模集成电路的快速发展,数字调制系统更加可靠、实用,并且越来越小型化。因此,“数字调制”方面的内容和要求在教学大纲中有待加强。
二教学改革措施
1.为学生安排
S参数以及Smith圆图的基本原理方面的学时,并配以适当的设计练习,加强学生对这方面内容的理解与掌握。
2.将以电路分析为主要内容的教学模式转变到以电路与系统的功能分析为主的模式上来。考虑到当前无线通信设计已经普遍开始采用SOC(SystemOnChip)技术,实现通信系统[3]的高度模块化、标准化,很少再采用以普通三极管为系统构成主体。对应用型电子类学生来说,就业后从事应用为主的电路设计,详细掌握模块或者芯片内部结构已经不是必须的,只需了解电路的主要功能和相应的使用方法。这就要求老师在教学中,适当简化三极管电路设计和具体分析的内容,对功能分析的内容进行加强,进而强化模块和集成电路的应用。
3.加强以新的电路形式为内容的教学方案。随着电子通信等技术的发展,实现同样的电路功能,可以选择很多新型的电路形式。新的电路比传统的电路形式在性价比、集成度、应用领域方面具有明显的优势。以频率合成电路为例,频率合成的主要方法包括:模拟直接合成、锁相频率合成以及数字直接合成(DDS)等[4]方法,很多教材中都选用前两种传统方法;而数字直接合成是近年来迅速发展起来的新技术,该技术将先进的数字处理技术引入信号合成中,因而在课程内容讲述中有必要配备相应的课时,这部分内容在很多老教材中是缺乏的。DDS技术是把一系列数字量化的信号通过D/A转换成模拟信号的合成技术,具有连续的相位变换、频率切换速率高、频率分辨率较高、相位噪声低等优点,在现代频率合成技术中具有极大的优势。大规模集成电路技术的发展促进了DDS集成电路器件的出现,并广泛应用于通信、导航、雷达、电子对抗等领域。在教学中,加入这部分内容,对学生将来走向工作岗位是很有利的。
4.加强对设计射频电路系统级仿真实验的要求。现有的电子技术实验,是以电路设计类的硬件实验为主的,大都以实验箱为教学实验平台,通过搭建电路掌握电子线路知识内容,这种方式有助于加深理解理论课内容,对实际动手能力的提高也有帮助。但当今分立的小规模电路已逐渐被大规模集成电路取代,新时代的电子工程人员进行电路设计时无需从基本单元电路开始,而是用小规模集成电路或者分立元件。通过开设系统级仿真设计实验,配以必须的仿真软件,进行设计射频、微波电路。由于实用型电子线路要考虑稳定工作点、温度补偿以及相位矫正等因素,电路比较复杂。电路分布参数是影响电路性能的重要因素,电路仿真已成为电路及系统设计必不可少的部分。
5.改革教学方法。在本课程教学实践中,精心组织好每一节课的教学活动,改变过去那种过于偏重老师讲授的教学模式,采用积极实践启发式、研究式、讨论式等灵活多变的教学方式。注重思维方法的传授,有目的、有步骤地加强对学生进行思维能力方面的训练,培养学生的创新思维,提高学生的创新能力。将自己在科研实践中掌握的新知识、新技术及时地传授给学生;把自己在科研中的实践经验、研究体会传授给学生,将遇到的问题提出来,供学生分析思考,以锻炼他们独立思考和解决实际问题的能力。
三结语
笔者结合自己科研及教学经验,对“高频电子线路”教学方面的情况进行了研究分析,提出了自己的看法,在教学改革方面提供了一定的思路,并在教学中不断实践总结,探索本课程适合时代发展的有效的教学模式。
参考文献
[1]ReinholdLudwig,PavelBretchko.RFCircuitDesignTheoryandApplication,Prentice2Hall.Inc,2000
[2]MihaiAlbulet.RFPowerAmplifiers.NoblePublishingCorporation,2001
[3]顾宝良.1通信电子线路[M].北京:电子工业出版社,2002
[4]陈邦媛.1射频通信电路[M].北京:科学出版社,2002