薛 俊 馬江華

（長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020）

獨(dú)立學(xué)院通信電子線路課程教學(xué)改革

薛 俊 馬江華

（長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020）

新技術(shù)的進(jìn)步對(duì)通信電子線路課程的教學(xué)提出了新的要求。本文在分析通信新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合作者從事通信電子線路課程教學(xué)和無線通信科研工作所積累的一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),針對(duì)課程內(nèi)容的更新提出一些膚淺的看法,以供參考。

新技術(shù)；通信電子線路；教學(xué)改革

1．引言

通信電子線路是獨(dú)立學(xué)院通信工程專業(yè)和電子信息工程專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。通信電子線路中的各種功能電路經(jīng)歷了電子管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)器件、集成電路，直到射頻應(yīng)用模塊和大規(guī)模集成系統(tǒng)等不同的階段。特別是近年物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的迅猛發(fā)展，射頻電路及其技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)通信電子線路理論教學(xué)的要求提出了更高的要求。

2．關(guān)于通信電子課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

《通信電子線路》課程的目標(biāo)與任務(wù)是使學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，熟悉組成通信系統(tǒng)的各類部件的組成、特點(diǎn)、性能指標(biāo)，以及在通信系統(tǒng)中的地位與作用；掌握高頻電路中的基本概念、基本原理和基本方法，以及典型電路；看懂一般的實(shí)際電路；通過課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能較深刻地理解非線性電路的分析方法及特點(diǎn)；初步建立起信息傳輸系統(tǒng)的整體概念；了解重要新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。為后續(xù)的專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

教學(xué)基本內(nèi)容：器件和基本電路單元（晶體管、傳輸線、濾波與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)）；功能電路的工作原理（弱信號(hào)放大、混頻、振蕩、調(diào)制解調(diào)、鎖相與頻率合成、功放）；含非線性電子器件電路的分析方法；噪聲和干擾性能分析；通信機(jī)指標(biāo)與性能分析。

隨著技術(shù)發(fā)展以及專業(yè)口徑拓寬帶來的課程體系變化，《通信電子線路》課程的教學(xué)內(nèi)容需要進(jìn)行改革以適應(yīng)應(yīng)用需求。目前該課程教學(xué)主要面臨以下問題：頻段的上移使得分布參數(shù)影響變大，反射和特性阻抗概念的重要性突出，更適合用S參數(shù)描述電路網(wǎng)絡(luò)性能，圓圖作為重要工具廣泛用來表述參數(shù)指標(biāo)；適用于CMOS集成工藝的功能電路結(jié)構(gòu)和工作原理體現(xiàn)不夠，電路方案陳舊；電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論教學(xué)出現(xiàn)空位，導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)不完整；計(jì)算機(jī)輔助現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)方法在課程和實(shí)驗(yàn)中沒有系統(tǒng)地教給學(xué)生，設(shè)計(jì)方法和手段不能適應(yīng)工程需求，“教”與“學(xué)”都心中無底；過于強(qiáng)調(diào)單元電路，系統(tǒng)和整機(jī)的概念不清楚，學(xué)習(xí)過程針對(duì)性不強(qiáng)。

3．通信電子線路的教學(xué)內(nèi)容必須適應(yīng)技術(shù)和應(yīng)用需求的發(fā)展

適應(yīng)“5A”需求的信息與通信工程技術(shù)必須考慮到如下幾個(gè)方面：基本帶寬的變化，物理層技術(shù)的更新，電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)技術(shù)的特點(diǎn)以及收發(fā)信設(shè)備的新技術(shù)，以下一一展開分析：

基本帶寬需求已經(jīng)從數(shù)十KHz擴(kuò)展到數(shù)MHz；工作頻率已經(jīng)從數(shù)百M(fèi)Hz提高到數(shù)GHz；設(shè)備便攜性已經(jīng)從數(shù)Kg改善到數(shù)百克。對(duì)主流的無線通信設(shè)備對(duì)比分析如表1：

表1 主流無線通信設(shè)備對(duì)比分析

物理層的新技術(shù)大致包含如下：OFDM為代表的高效抗衰落調(diào)制技術(shù)、MIMO為代表的分集與合作技術(shù)、LDPC、Turbo等接近香農(nóng)限的信道編碼技術(shù)、射頻和基帶智能天線技術(shù)、認(rèn)知無線電技術(shù)和軟件無線電（SWR）、軟件定義無線電（SDR）（當(dāng)然，中頻可編程，濾波與調(diào)制解調(diào)可以通過軟件算法實(shí)現(xiàn)）。

新技術(shù)下的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)技術(shù)的幾個(gè)特點(diǎn)：(1)微帶與分布參數(shù)電路，(2)微波單片集成電路（MMIC），(3)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段和工具，(4)低功耗、免調(diào)試、密集裝配工藝，(5)以頻譜分析儀為核心的測(cè)試方法和智能化綜合測(cè)試儀器。

收發(fā)信設(shè)備的電路呈現(xiàn)出如下新的特點(diǎn)：寬帶LNA，低噪聲混頻器，寬帶線性功放DDS頻率合成器，高速高分辨ADC、DAC，數(shù)字上變頻器（DUC）、數(shù)字下變頻器（DDC）。

4．新技術(shù)下通信電子線路課程的定位

以往的通信電子線路課程的定位在于應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)課程，獲取電子電路的分析和設(shè)計(jì)方法，能夠以獨(dú)立的模塊電路組成系統(tǒng)-系統(tǒng)指標(biāo)與單元電路指標(biāo)，不涉及場(chǎng)的分析方法，不要求方法在理論上的理想與完美，在應(yīng)用需求可接受的精度上給出合理的解釋，能夠自圓其說、自成體系；與實(shí)際的工程設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)手段相適應(yīng)，熟練掌握工程測(cè)試方法與測(cè)試儀器，了解實(shí)際系統(tǒng)分析-原理、設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)、測(cè)試。

如今，電子信息學(xué)科理論與技術(shù)的快速發(fā)展需要具有全局性的視野和敏銳的觀察力，牢固的數(shù)學(xué)、物理理論基礎(chǔ)，豐富的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，全面的系統(tǒng)綜合分析設(shè)計(jì)能力，訓(xùn)練有素的實(shí)踐操作基本知識(shí)與教育，從需求出發(fā)-解決實(shí)際問題的技術(shù)和方法，具備相應(yīng)的科學(xué)理論知識(shí)——物理概念、規(guī)律——數(shù)學(xué)抽象、模型、描述、關(guān)系，基礎(chǔ)理論與應(yīng)用知識(shí)，思想方法和獲取知識(shí)的能力。在技術(shù)日新月異的背景下，我們必須通過解決實(shí)際問題的過程來學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用。解決問題的能力靠培養(yǎng)-實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要方面，但不是全部，必須有針對(duì)問題的主動(dòng)思考-全面的綜合培養(yǎng)訓(xùn)練。

5．課程改革的基本思想和方向

以學(xué)科發(fā)展為引領(lǐng)，以系統(tǒng)為主線，以單元功能電路為重點(diǎn)，以基本電路為基礎(chǔ)，加強(qiáng)“四個(gè)基本”，歸納類比教學(xué)，注重實(shí)際應(yīng)用。著力培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念，從系統(tǒng)的高度來看待和學(xué)習(xí)本門課程，在課程的教學(xué)過程中使學(xué)生建立系統(tǒng)的概念。包括系統(tǒng)的組成、組成系統(tǒng)的各部件的在系統(tǒng)中的地位和作用、系統(tǒng)的性能指標(biāo)與各部件性能指標(biāo)的關(guān)系等。了解系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路和方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生建立系統(tǒng)的概念是大有好處的。通過我們的思考和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，考慮到高頻電子線路課程的地位和特點(diǎn)，決定增加系統(tǒng)鏈路設(shè)計(jì)內(nèi)容。

不同的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)不同，無線通信側(cè)重傳輸鏈路，雷達(dá)側(cè)重射頻前端；不同的應(yīng)用環(huán)境決定不同的技術(shù)體制和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，短距離通信與深空通信的收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)與調(diào)制解調(diào)方式不同；不同的業(yè)務(wù)需求決定不同的技術(shù)指標(biāo)，語音通信與視頻通信的帶寬和調(diào)制解調(diào)方式不同；不同的用戶需求決定不同的電路形式，便攜設(shè)備要求小型化、低功耗。

當(dāng)今，射頻電路的應(yīng)用越來越廣泛，考慮到高頻電路的教學(xué)方向向射頻高頻端的延伸，在高頻系統(tǒng)電路中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析是一個(gè)重要的內(nèi)容，很有必要為電子科學(xué)類專業(yè)學(xué)生在課堂上增加這方面的相關(guān)內(nèi)容。這是功能單元電路組成系統(tǒng)應(yīng)用電路必須考慮的問題。

6．總結(jié)

通信電子線路為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其基本的內(nèi)容變化不大。但其實(shí)現(xiàn)方式隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展發(fā)生了較大的變化。高頻集成電路、高頻模塊、高頻電路的集成設(shè)計(jì)、高頻電路的仿真、軟件無線電技術(shù)等也應(yīng)成為本門課程中學(xué)生應(yīng)該了解的內(nèi)容。目前，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用集成電路構(gòu)建系統(tǒng)電路已經(jīng)成為一個(gè)重要趨勢(shì)。面向電子科學(xué)類專業(yè)本科生，非常有必要增加和更新這方面的理論和實(shí)踐內(nèi)容。同時(shí)，如何在各種功能電路和系統(tǒng)電路的實(shí)現(xiàn)上讓學(xué)生厘清和掌握分立電路和集成電路之間的交互關(guān)系也是需要著重考慮的問題。

[1]廖惜春．基于工程應(yīng)用的“通信電子線路”課程教學(xué)研究[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007，8．

[2]李士軍，宮鶴．通信電子線路”教學(xué)研究[J]．長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，8．

[3]陳芳妮．通信電子線路課程教學(xué)改革探討[J]．浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，8．

Teaching Reform of the Course of“Communication Electronic Circuit”in Independent Colleges

Xue Jun Ma Jianghua
(Yangtze University,Jingzhou 434020,Hubei)

The progress of the new technology puts forward new requirements to the teaching of“communication electronic circuit”course.This paper analyzes the current situation of the development of communication technology,and then puts forward some views of the course content update,combining with the author’s experience in the communication electronic circuit course teaching and the wireless communication and scientific research.

new technology;communication electronic circuit;teaching reform

薛俊 男，湖北洪湖人，碩士，講師。研究方向：單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)，認(rèn)知無線電。

湖北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度立項(xiàng)課題，項(xiàng)目編號(hào)：2013B305。