錢穎

[摘要]高頻電子技術(shù)是電子類專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，該課程學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象，對高職學(xué)生而言學(xué)習(xí)難度較大。為提升學(xué)習(xí)效果，將電子仿真技術(shù)應(yīng)用于高頻電子技術(shù)的教學(xué)方法改革中，這樣能實(shí)現(xiàn)理論講解和實(shí)踐同步進(jìn)行，增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性與靈活性，加深學(xué)生對理論知識的理解，提高授課效率。

[關(guān)鍵詞]仿真：高頻電子技術(shù)：Multisim

1 引言

高頻電子技術(shù)課程是高職院校電子技術(shù)專業(yè)重要的一門專業(yè)課程。在電子類專業(yè)知識體系結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的作用。一方面，該課程以電路、模電、數(shù)電為基礎(chǔ)，介紹高頻電子線路方面的基本理論、基本電路、基本分析方法及基本技能，著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。另一方面，高頻電子技術(shù)的學(xué)習(xí)為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，同時也是電子類學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計競賽的必備基礎(chǔ)，是提升學(xué)生畢業(yè)設(shè)計、課外科技活動技術(shù)水平和科技含量的重要課程。

由于高頻電子技術(shù)相對于前期課程概念更加抽象，學(xué)習(xí)難度較大，同時該課程有著很強(qiáng)的實(shí)踐性，在以往教學(xué)中采用的先理論后實(shí)驗的教學(xué)方式教學(xué)效果不理想：加之原有的收音機(jī)制作等實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容也相對單一，實(shí)驗方式靈活性不夠，因此采用計算機(jī)虛擬仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，把理論教學(xué)和仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過仿真平臺把抽象的概念分析簡單化、形象化，可實(shí)現(xiàn)理論講解與實(shí)驗的同步，使得課程教學(xué)生動直觀，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在眾多的電子仿真軟件中，Multisim軟件是一種非常適合高頻電子線路課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的工具。

2 仿真軟件介紹

NI Multisim是美國國家儀器公司開發(fā)的電子線路仿真軟件，提供了虛擬電子元器件、虛擬儀器和儀表。Multisim的元器件庫提供了數(shù)千種電路元件供實(shí)驗選用，同時也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫。Multisim的虛擬測試儀器，有實(shí)驗室用的通用儀器，如萬用表、示波器，還有實(shí)驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、頻譜分析儀。Multisim還具有仿真分析功能，如交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析等，供使用者分析電路的性能。在無錫科技職業(yè)學(xué)院的高頻電子技術(shù)教學(xué)方法改革中，使用了較高版本的Multisim12。

3 仿真教學(xué)內(nèi)容的組織與安排

高頻電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容有六部分：高頻小信號放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、頻率變換與集成模擬乘法器、調(diào)幅檢波及混頻電路、調(diào)角與解調(diào)。對于每一部分的重點(diǎn)與難點(diǎn)，需要輔以仿真教學(xué)，使學(xué)生來理解吸收這些抽象化的知識點(diǎn)。仿真工作任務(wù)的設(shè)置應(yīng)科學(xué)合理，既考慮到與理論知識點(diǎn)的匹配性，又要考慮到電路的可操作性，并且要對理論、實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，經(jīng)統(tǒng)籌后的各部分仿真工作任務(wù)如表1所示。

4 仿真教學(xué)的開展

為了調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，仿真教學(xué)的開展采用“教、學(xué)、做”一體化的模式，既可以進(jìn)行理論教學(xué)又可以同步實(shí)踐，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思維。為使得仿真教學(xué)順利進(jìn)行，將課堂搬至高頻電子技術(shù)實(shí)驗機(jī)房，教師在課前準(zhǔn)備好仿真電路文件。

4.1 教師的教

教師先講解包絡(luò)檢測器的構(gòu)成及原理，在Multisim軟件中介紹實(shí)際的二極管包絡(luò)檢波電路如圖1所示，然后說明電路中各個器件的作用，再利用軟件中的虛擬示波器顯示電路輸入、輸出波形，波形圖如圖2所示。改變電路中檢波負(fù)載電容、電阻RLCL的取值，改變負(fù)載電阻取值，輸出波形波形的變化如圖3、圖4所示。

4.2 學(xué)生的學(xué)

學(xué)生學(xué)習(xí)教師講授的包絡(luò)檢波器原理。觀察教師在Multisim中的仿真操作以及示波器上波形的顯示。

在這過程中，學(xué)生能很直觀地理解包絡(luò)檢波器的構(gòu)成和功能，以及“惰性失真”和“負(fù)峰切割失真”這兩種失真現(xiàn)象，并且了解哪些參數(shù)的改變會造成失真的出現(xiàn)。通過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生就能消化“惰性失真是由于檢波負(fù)載電容、電阻RLCL取值過大，出現(xiàn)二極管截止期間電容CL對RL放電速度太慢，這樣檢波器的輸出電壓就不能跟隨包絡(luò)線變化：負(fù)峰切割失真是由于檢波電路的交、直流負(fù)載電阻不等和調(diào)幅系數(shù)較大引起的”這樣抽象的理論知識。

4.3 學(xué)生的做

“教、學(xué)、做”是以學(xué)生為主體的教學(xué)方式，因此在教學(xué)活動中，要安排學(xué)生的動手實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自己在電腦上搭建包絡(luò)檢波器電路、仿真電路性能、改變參數(shù)引起失真，這樣學(xué)生對包絡(luò)檢波器的構(gòu)成、功能、兩種失真的理解在課堂上就能從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

在教學(xué)實(shí)施中，對高頻電路進(jìn)行理論講解的同時，輔以仿真教學(xué)，能實(shí)現(xiàn)理論講解和實(shí)踐同步進(jìn)行，不僅增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性與靈活性，而且最大限度地利用有限的授課學(xué)時，加深學(xué)生對理論知識的理解，提高授課效率。

教學(xué)實(shí)踐證明，將仿真應(yīng)用到高頻電子技術(shù)的教學(xué)中，有利于學(xué)生高頻電路的原理理解，有利于學(xué)生對高頻電路的過程掌握，有助于學(xué)生對高頻電路進(jìn)行性能分析。在高頻課程中結(jié)合仿真教學(xué)。能實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革目標(biāo)，達(dá)到預(yù)期成效，學(xué)生反饋情況較好。