趙海濤 王卓鵬 逄明祥

（山東科技大學(xué)電子通信與物理學(xué)院通信工程系，山東 青島266590）

“高頻電子線路”課程是電子與通信類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強的理論性、實踐性和工程型。在“高頻電子線路”課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生要掌握模擬通信系統(tǒng)各單元電路的工作原理、電路組成和設(shè)計方法。其任務(wù)是研究高頻電子線路的基本原理與基本分析方法，以單元電路的分析和設(shè)計為主。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，不但應(yīng)該掌握必要的基礎(chǔ)理論知識，而且還應(yīng)在分析問題、解決問題和實際動手能力等方面得到鍛煉和提高。而傳統(tǒng)教學(xué)仍然采用先講授理論知識再集中實驗的模式，現(xiàn)有的實驗項目主要為驗證性實驗。雖然這種驗證性實驗可以幫助學(xué)生理解和加深課堂所學(xué)的內(nèi)容，但由于高頻實驗典型電路都是設(shè)計好的，電路連接過于簡單，學(xué)生只是對輸入、輸出信號做簡單的分析，學(xué)生能夠動手操作、自由發(fā)揮的空間太少，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。這于當(dāng)今社會強調(diào)實用技能，強調(diào)知識創(chuàng)新等素質(zhì)教育不能同步，因而難以適應(yīng)社會的發(fā)展需要，因此，對傳統(tǒng)教育模式進行的改革迫在眉睫。

為了使學(xué)生更好地掌握高頻電路基礎(chǔ)理論知識，提高其理論聯(lián)系實踐、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)其進行電子電路設(shè)計的實踐技能，本文將項目教學(xué)法引入高頻電子線路的教學(xué)實踐中，通過學(xué)生實做項目，把傳統(tǒng)教學(xué)和項目教學(xué)有機融合，有效提高了學(xué)生理論聯(lián)系實踐、分析問題和解決問題的能力，取得了很好的教學(xué)效果。

1 教學(xué)內(nèi)容模塊化 教學(xué)目標(biāo)項目化

由于無線通信的飛躍發(fā)展，新理論、新電路、新器件、新工藝層出不窮，日新月異，但與無線通信相關(guān)的高頻電子線路的基本理論與基本電路并未過時，例如，諧振回路與耦合回路仍然是組成高頻電子線路必不可少的部分；放大器、振蕩器、調(diào)制與解調(diào)的原理依然未變。在教學(xué)過程中，深入研究高頻電子線路課程體系，準(zhǔn)確把握課程重要內(nèi)容，及時更新教學(xué)內(nèi)容。把教學(xué)內(nèi)容分為4個相對獨立的教學(xué)模塊：放大器、振蕩器、調(diào)幅與解調(diào)、調(diào)頻與解調(diào)。針對每一教學(xué)模塊，設(shè)置與前沿科學(xué)問題密切相關(guān)的科研項目作為教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，將理論知識用于實踐，制作實際電路，實現(xiàn)項目要求的各項指標(biāo)。教師在課堂教學(xué)教授新知識的同時，注重講解與項目設(shè)計內(nèi)容相關(guān)的知識，指導(dǎo)學(xué)生運用理論知識指導(dǎo)實踐。

2 項目內(nèi)容實用化 理論實踐并重

根據(jù)模塊化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計了接收機中頻放大器、高頻丙類功率放大器、LC振蕩器、調(diào)幅發(fā)射與接收系統(tǒng)、調(diào)頻發(fā)射與接收系統(tǒng)等5個項目，給出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，在課堂教學(xué)時教授各項目的核心理論知識，并提供實用的設(shè)計思路，教會學(xué)生如何根據(jù)所學(xué)理論知識，設(shè)計實際電路。以高頻小信號放大器和振蕩器為例，介紹項目教學(xué)的實施過程。

2.1 高頻放大器

在講解放大器模塊內(nèi)容時，以模擬電子線路中學(xué)過的小信號放大器為引子，推出高頻小信號放大器，比較兩者的異同點。通過回憶晶體管的混Π模型和Y參數(shù)模型從電路機理上分析高頻小信號放大器的性能參數(shù)和造成放大器不穩(wěn)定的原因。在課堂授課的同時，將接收機中頻放大器作為項目教學(xué)案例，讓同學(xué)們邊學(xué)理論邊完成。

項目設(shè)計內(nèi)容：接收機中頻放大器

主要技術(shù)指標(biāo)：

中心頻率f0=20MHz，電壓增益Au≥35dB，通頻帶2△f0.7=4MHz，負(fù)載電阻RL=1kΩ，電源電壓Vcc=12V。

在課堂授課時，講解放大器的設(shè)計思路和設(shè)計關(guān)鍵點。主要包括（1）選擇晶體管與計算Y參數(shù)。選擇Yre小且頻率特性好的晶體管，通過混Π參數(shù)求解Y參數(shù)。（2）選擇電路型式。根據(jù)電壓增益要求，選擇多級放大器來實現(xiàn)。為了保證電壓增益的要求，采用共射組態(tài)的多級單調(diào)諧放大器。（3）根據(jù)穩(wěn)定增益確定放大器的級數(shù)。（4）根據(jù)多級單調(diào)諧放大器的總通頻帶和單級通頻帶的關(guān)系，計算單級通頻帶。（5）確定電路形式，計算直流偏置電路參數(shù)和諧振回路參數(shù)。

2.2 LC振蕩器

在進行課堂教學(xué)時，首先給出振蕩器的概念，指出振蕩器的關(guān)鍵是沒有外接輸入小信號，對比其與小信號放大器的異同，加深對小信號放大器和當(dāng)前所學(xué)知識的區(qū)別與聯(lián)系。在教授LC振蕩器原理時，提出項目設(shè)計內(nèi)容，講解LC振蕩器的構(gòu)成原理，講解LC振蕩器從起振過渡到平衡狀態(tài)的過程，強調(diào)設(shè)計振蕩器時，特別要注意滿足起振條件，并給出設(shè)計振蕩器起振條件的經(jīng)驗值。在講解電容反饋振蕩器時，指出該類型振蕩器的特點，提出改進性能的方法。

項目設(shè)計內(nèi)容：LC調(diào)頻振蕩器

已知條件：Vcc取12V，晶體管3DG6，變?nèi)荻O管2CC1D。

主要技術(shù)指標(biāo)：中心頻率f0=6.5MHz，頻率穩(wěn)定度（△f/f0）≤10-3/小時，輸出電壓Uo≥200mV，最大頻偏△fm=±50kHz。調(diào)制頻率（500～10000）Hz。

在學(xué)生理解設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，講解實際振蕩器的設(shè)計重點。主要包括：（1）確定電路形式，設(shè)置靜態(tài)工作點。采用減弱晶體管與諧振回路耦合的西勒振蕩器，其頻率穩(wěn)定度可達10-4～10-5數(shù)量級，滿足設(shè)計要求。（2）繪制原理圖，估算決定靜態(tài)工作點的電阻和旁路電容值，估算振蕩回路的元件值。（3）估算射極輸出元件值，估算偏置電路元件值。

上述課堂教學(xué)與項目教學(xué)的結(jié)合，讓學(xué)生充分認(rèn)識到了理論知識對實踐的指導(dǎo)作用。通過學(xué)習(xí)理論知識，通過項目分解，電路設(shè)計和參數(shù)計算，變成自己能夠參與設(shè)計的內(nèi)容，有效調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣。

3 項目成果電路化 仿真實做結(jié)合

設(shè)計電路要轉(zhuǎn)化為應(yīng)用電路，還需培養(yǎng)學(xué)生計算機仿真分析、電路安裝調(diào)試的能力。

在首個項目理論設(shè)計完成后，將電子線路EDA技術(shù)引入課堂教學(xué)，以高頻小信號放大器為例介紹PSpice電路模擬軟件的功能及應(yīng)用。通過實例講解，讓學(xué)生深刻體會調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點可改變放大器的增益，調(diào)節(jié)諧振回路的諧振阻抗可以改變放大器的通頻帶，調(diào)節(jié)L、C值可以改變放大器的中心頻率等知識。通過EDA仿真分析，修正理論計算參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)性能。

在EDA仿真結(jié)束后，講解高頻印制電路板的設(shè)計方法。掌握選用元器件及各種接線端子的規(guī)格、尺寸，合理安排各部件的位置，按照電路圖連接引腳，完成布線。講授Protel軟件在高頻電路中的布線技巧，如高速電路管腳間的引線最好采用全直線、45度折線或圓弧轉(zhuǎn)折，對特別重要的信號線或局部單元可實施地線包圍措施，模擬地線、數(shù)字地線分開等。讓學(xué)生自己動手，繪制印制板，通過裝配、調(diào)試等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生真正能夠把理論知識轉(zhuǎn)化為實際項目產(chǎn)品。通過“真刀真槍”的訓(xùn)練，有效培養(yǎng)了學(xué)生的工程設(shè)計能力和動手能力，增強了其學(xué)習(xí)的積極性和主動性，強化了學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的認(rèn)可度。

4 項目考核報告化 演示答辯結(jié)合

在項目完成后，教師給出項目設(shè)計報告書寫規(guī)范。學(xué)生撰寫項目設(shè)計報告，從項目方案論證、電路選型、參數(shù)計算、電路仿真、電路調(diào)試裝配等方面著手，將設(shè)計思想和理論實踐結(jié)合的過程通過文字呈現(xiàn)出來。在項目報告提交后，分組進行答辯演示環(huán)節(jié)，學(xué)生演示自己的項目成果，并重點講述如何分析問題和解決問題的。根據(jù)學(xué)生平時參與項目設(shè)計情況，結(jié)合成果演示和報告給出項目考核成績。項目考核成績納入課程考評成績，每個項目占10%分?jǐn)?shù)，期末考試占總成績的50%。

高頻電子線路是培養(yǎng)電子信息、通信類人才的的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是鞏固前續(xù)電路相關(guān)課程、進一步學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的橋梁，在學(xué)科體系中起承上啟下的作用。教師不僅教授理論知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生理論實踐相結(jié)合、提高分析問題和解決問題的能力。作者結(jié)合多年的教學(xué)科研經(jīng)驗，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，將項目教學(xué)法引入課堂教學(xué)，設(shè)置模塊化教學(xué)內(nèi)容和項目化教學(xué)目標(biāo)，有機融合課堂教學(xué)和項目教學(xué)，學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)、項目設(shè)計、電路調(diào)試等環(huán)節(jié)真正體會到所學(xué)課程的實用性。項目教學(xué)法的實施有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、思考的主動性，使學(xué)生更加深刻地理解所學(xué)知識，真正做到學(xué)有所用、學(xué)能所用，為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才奠定了堅實基礎(chǔ)。

［1］曾興雯.高頻電子線路[M].2版.北京:高等教育出版社,2009.

［2］張肅文.高頻電子線路[M].5版.北京:高等教育出版社,2009.

［3］胡宴如.高頻電子線路[M].4版.北京:高等教育出版社,2008.

［4］陽昌漢.高頻電子線路[M].3版.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2012.