薛 俊，馬江華

(長江大學工程技術學院，湖北 荊州 434020)

高頻電子線路是通信工程專業(yè)和電子信息工程專業(yè)重要的技術基礎課。高頻電子線路中的各種功能電路經歷了電子管、晶體管、場效應器件、集成電路，直到射頻應用模塊和大規(guī)模集成系統(tǒng)等不同的階段。特別是近年物聯網等新技術的迅猛發(fā)展，射頻電路及其技術的快速發(fā)展對高頻電路理論教學的要求提出了更高的要求。

1 關于高頻課程的教學內容和教學方法

“高頻電子線路”課程的發(fā)展沿革:從無線電收發(fā)信設備課程演變而來，經1978 年重新討論確定課程內容體系，二十余年來變化不大。我們重新來審視一下高頻課程的教學基本內容:器件和基本電路單元(晶體管、傳輸線、濾波與阻抗匹配網絡);功能電路的工作原理(弱信號放大、混頻、振蕩、調制解調、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;通信機指標與性能分析。

多年以來，這些內容對電子信息工程專業(yè)的學生建立功能電子電路的基本概念，掌握通信設備的實現方法和手段，進一步在工作中解決設計和應用維護的問題起到了重要的作用。

隨著技術發(fā)展以及專業(yè)口徑拓寬帶來的課程體系變化，“高頻電子線路”課程的教學內容需要進行改革以適應應用需求。頻段的上移使得分布參數影響變大，反射和特性阻抗概念的重要性突出，更適合用S 參數描述電路網絡性能，圓圖作為重要工具廣泛用來表述參數指標;適用于CMOS 集成工藝的功能電路結構和工作原理體現不夠，電路方案陳舊;電網絡優(yōu)化設計理論教學出現空位，導致學生知識結構不完整;計算機輔助現代電路設計方法在課程和實驗中沒有系統(tǒng)地教給學生，設計方法和手段不能適應工程需求，“教”與“學”都心中無底;過于強調單元電路，系統(tǒng)和整機的概念不清楚，學習過程針對性不強。

2 高頻電子線路的教學內容必須適應技術和應用需求的發(fā)展

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

基本帶寬需求已經從數十kHz 擴展到數MHz;工作頻率已經從數百MHz 提高到數GHz;設備便攜性已經從數kg改善到數百克。對主流的無線通信設備對比分析如表1。

表1 無線通信設備對比分析

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

新技術下的電子設備實現技術的幾個特點:1)微帶與分布參數電路，2)微波單片集成電路(MMIC)，3)計算機輔助設計手段和工具，4)低功耗、免調試、密集裝配工藝，5)以頻譜分析儀為核心的測試方法和智能化綜合測試儀器。

收發(fā)信設備的電路呈現出如下新的特點: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，數字上變頻器(DUC)、數字下變頻器(DDC)。

3 新技術下高頻電子線路課程的定位

電子信息學科理論與技術的快速發(fā)展需要具有全局性的視野和敏銳的觀察力，牢固的數學、物理理論基礎，豐富的專業(yè)技術知識，全面的系統(tǒng)綜合分析設計能力，訓練有素的實踐操作基本功知識與教育。從需求出發(fā)-解決實際問題的技術和方法，具備相應的科學理論知識——物理概念、規(guī)律——數學抽象、模型、描述、關系;基礎理論與應用知識，思想方法和獲取知識的能力，在日新月異新技術的背景下，我們必須應用技術通過解決實際問題的過程來學習。解決問題的能力靠培養(yǎng)-實驗是一個重要方面，但不是全部，必須有針對問題的主動思考-全面的綜合培養(yǎng)訓練。技術進步對高頻電子線路課程教學內容改革的需求和促進。

以往的高頻電子線路課程的定位在于應用技術基礎課程，獲取電子電路的分析和設計方法，能夠以獨立的模塊電路組成系統(tǒng)-系統(tǒng)指標與單元電路指標，不涉及場的分析方法，不要求方法在理論上的理想與完美，在應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;與實際的工程設計方法與設計手段相適應，熟練掌握工程測試方法與測試儀器，了解實際系統(tǒng)分析-原理、設計、性能指標、測試。

4 課程改革的基本思想和方向

著力培養(yǎng)學生的系統(tǒng)觀念，從系統(tǒng)的高度來看待和學習本門課程，在課程的教學過程中使學生建立系統(tǒng)的概念。包括系統(tǒng)的組成、組成系統(tǒng)的各部件在系統(tǒng)中的地位和作用、系統(tǒng)的性能指標與各部件性能指標的關系等。

不同的應用領域內容的側重點不同，無線通信側重傳輸鏈路，雷達側重射頻前端;不同的應用環(huán)境決定不同的技術體制和系統(tǒng)結構，短距離通信與深空通信的收發(fā)信機結構與調制解調方式不同;不同的業(yè)務需求決定不同的技術指標，語音通信與視頻通信的帶寬和調制解調方式不同，不同的用戶需求決定不同的電路形式，便攜設備要求小型化、低功耗。

當今，射頻電路的應用越來越廣泛，考慮到高頻電路的教學方向向射頻高頻端的延伸，在高頻系統(tǒng)電路中結構優(yōu)化設計與分析是個重要的內容，很有必要為電子科學類專業(yè)學生在課堂上增加這方面的相關內容。這是功能單元電路組成系統(tǒng)應用電路必須考慮的問題!

5 總結

高頻電子線路為一門專業(yè)基礎課，其基本的內容變化不大。但其實現方式隨著科學技術的發(fā)展發(fā)生了較大的變化。高頻集成電路、高頻模塊、高頻電路的集成設計、高頻電路的仿真、軟件無線電技術等也應成為本門課程中學生應該了解的內容。目前，隨著微電子技術的飛速發(fā)展，應用集成電路構建系統(tǒng)電路已經成為一個重要趨勢。面向電子科學類專業(yè)本科生，非常有必要增加和更新這方面的理論和實踐內容。同時，如何在各種功能電路和系統(tǒng)電路的實現上讓學生厘清和掌握分立電路和集成電路之間的交互關系也是需要著重考慮的問題!

［1］廖惜春.基于工程應用的“高頻電子線路”課程教學研究［J］.電氣電子教學學報，2007(4) ：14－16.

［2］李士軍，宮鶴，徐艷蕾.“高頻電子線路”教學研究［J］.長春理工大學學報，2012(8) ：205－206.

［3］陳芳妮.高頻電子線路課程教學改革探討［J］.浙江科技學院學報，2011(4) ：79－82.