《高頻電子線路》說(shuō)課-陳家福

1、信息學(xué)部 廣播電視工程專業(yè)教研室陳家福2012年2月高頻電子線路課程說(shuō)課 說(shuō)課主要內(nèi)容：一、前言二、本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)三、教學(xué)方法與保障措施四、課程的基本特色一、前言（一）課程簡(jiǎn)介（二）我對(duì)本課程教學(xué)大綱的理解與認(rèn)識(shí)（三）教學(xué)摸底調(diào)查的必要性與重要性認(rèn)識(shí)（四）教學(xué)的基本策略與方法一、前言-（一）課程簡(jiǎn)介 1、課程性質(zhì)： 高頻電子線路是通信及廣播電視工程類(lèi)各專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。2、課程的主要任務(wù)： 研究高頻條件下電子通信系統(tǒng)中所涉及到的信號(hào)發(fā)送、傳輸、接收及處理全過(guò)程中所用到的電子線路的基本原理、典型電路和基本分析方法。一、前言-（一）課程簡(jiǎn)介 任務(wù)要點(diǎn)是傳授專業(yè)知識(shí)的基本概念、基本

2、電路模型、基本數(shù)學(xué)表達(dá)式的三基本教學(xué)。3、課程的教學(xué)目的： 使學(xué)生掌握RF條件下的高頻模擬電子線路（特別是非線性）的工作原理、分析方法、電路特點(diǎn)及其工程性綜合應(yīng)用，為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。一、前言-（一）課程簡(jiǎn)介 4、課程發(fā)展沿革本課程自2011年為應(yīng)運(yùn)2010級(jí)通信專業(yè)而開(kāi)設(shè)，該課程是本學(xué)院通信工程、廣播電視工程的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)必修課程。目前，高頻電子線路課程內(nèi)容雖然是現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)，但受其支撐的信息數(shù)字化RF技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的根本性變化。這種變化對(duì)傳統(tǒng)的高頻電子線路教學(xué)模式、教學(xué)思維方法和手段提出了巨大挑戰(zhàn)。一、前言-（一）課程簡(jiǎn)介 以模擬的硬件電路為主體是第一代通信的特

3、征；以傳統(tǒng)硬件為主導(dǎo)并與微計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的是第二代通信的特征；如今已發(fā)展成為以傳統(tǒng)終端硬件為輔，嵌入式微計(jì)算機(jī)和軟件為主的第三代通信，全面進(jìn)入了信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、軟件無(wú)線電為主導(dǎo)方向的時(shí)代。一、前言-（一）課程簡(jiǎn)介 第四代通信技術(shù)正在研發(fā)中，機(jī)電儀一體化、微型化、集成化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、計(jì)算機(jī)普適應(yīng)用、流媒體技術(shù)和軟件無(wú)線電技術(shù)綜合化，已成為發(fā)展趨勢(shì)。高頻電子線路課程教學(xué)怎樣去適應(yīng)這些變化，發(fā)揮好應(yīng)有的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的支撐作用，成為課程教學(xué)的課題之一。一、前言-（一）課程簡(jiǎn)介 4、課程的特點(diǎn)、比較和作用課程特點(diǎn)：課程內(nèi)容具有較強(qiáng)的“理論性、工程性和實(shí)踐性”；它綜合了“電路基礎(chǔ)”、“信號(hào)

4、與系統(tǒng)”、“模擬電子線路”以及“高等數(shù)學(xué)”、“電磁物理”等先修課程的基本知識(shí)點(diǎn)；全面講授了較高頻率條件下電子電路的技術(shù)性能、特點(diǎn)和作用。一、前言-（一）課程簡(jiǎn)介 比較：前期模擬電子線路課程是基于線性的普通低頻電路，而高頻電子線路則是基于非線性的RF電路，故又稱為“非線性電子電路”，本質(zhì)上是“通信電子電路”。作用：在本學(xué)科的后續(xù)專業(yè)技術(shù)課程教學(xué)中具有打基礎(chǔ)和承上啟下的重要作用。一、前言-（二）我對(duì)本課程教學(xué)大綱的理解與認(rèn)識(shí) 1、教學(xué)有自身規(guī)律性，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)必須制定大綱，并依此嚴(yán)格執(zhí)行。2、課程教學(xué)大綱是根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)計(jì)劃、相關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)和課程體系設(shè)計(jì)而制定的具體的課程教學(xué)文件，是學(xué)校教

5、學(xué)質(zhì)量保障體系中“制度層面”的基本要件之一。一、前言-（二）我對(duì)本課程教學(xué) 大綱的理解與認(rèn)識(shí)3、為避免課程教學(xué)偏差，確保在有限和寶貴的學(xué)時(shí)中教學(xué)質(zhì)量不因人而異，每位教師都要認(rèn)真領(lǐng)悟課程教學(xué)大綱的精神要點(diǎn)，明確教學(xué)任務(wù)、目的、教學(xué)內(nèi)容和要求，遵守教學(xué)制度，力求確保課程教學(xué)的質(zhì)量。一、前言-（三）開(kāi)課前教學(xué)摸底調(diào)查的必要性與重要性認(rèn)識(shí)4、除了充分領(lǐng)悟教學(xué)大綱外，開(kāi)課前對(duì)學(xué)生的先修課程情況和基礎(chǔ)現(xiàn)狀的摸底調(diào)查，弄清大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)知接收能力也是十分必要的，這是有的放矢、深入淺出、因人施教的重要前提。5、教學(xué)不能脫離社會(huì)對(duì)技術(shù)的需求和學(xué)生的實(shí)際。一、前言-（四）教學(xué)基本策略與方法1、抓住重點(diǎn)、分散難點(diǎn)、

6、用通俗的語(yǔ)言從不同角度，把重點(diǎn)放在“基本概念”、“基本電路模型”和“基本數(shù)學(xué)表達(dá)式”的分析和闡述上；2、并盡可能結(jié)合一些工程應(yīng)用的實(shí)例（多以典型實(shí)例替代純理論分析）；3、即在課程教學(xué)中堅(jiān)持“三基本”的原則，這就是在課程教學(xué)中把握好“技能為主”、“理論夠用”的度、因人施教和化解難點(diǎn)的教學(xué)策略。一、前言-（四）教學(xué)基本策略與方法傳統(tǒng)板書(shū)與多媒體課件教學(xué)相結(jié)合；自編講義與選用教材相結(jié)合起來(lái)；理論與工程應(yīng)用實(shí)例相結(jié)合；經(jīng)典硬件實(shí)驗(yàn)與適度的計(jì)算機(jī)MATLAB高頻電路仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合；課堂作業(yè)與講評(píng)相結(jié)合；課堂提問(wèn)、答疑（加強(qiáng)師生互動(dòng)）；教學(xué)手段多樣化。以上這些都是搞好課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)之談和有效方法。二、本課

7、程的重點(diǎn)與難點(diǎn)（一）課程重點(diǎn)按照教學(xué)大綱要求，本課程的重點(diǎn)內(nèi)容是：第一章 緒論【對(duì)教學(xué)內(nèi)容和課程地位的初步認(rèn)識(shí) （約2學(xué)時(shí))】第二章 高頻電路基礎(chǔ)【高頻條件下對(duì)L、C、R電路及選頻特性的再認(rèn)識(shí)(約5學(xué)時(shí))】第三章 高頻小信號(hào)選頻放大器【收信原理主體電路(4學(xué)時(shí))】第四章 高頻諧振功率放大器【發(fā)信原理主體電路(6學(xué)時(shí))】第五章 正弦波信號(hào)產(chǎn)生器【運(yùn)載工具和時(shí)基信號(hào)主體電路（3學(xué)時(shí)）】二、本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)第六章 非線性電路和混頻器【非線性原理、分析與應(yīng)用(約6學(xué)時(shí))】第七章 振幅調(diào)制與解調(diào)【線性頻譜變換原理與應(yīng)用(約6學(xué)時(shí))】第八章 角度調(diào)制與解調(diào)【非線性頻譜變換原理與應(yīng)用(約6學(xué)時(shí))第九章 鎖

8、相環(huán)路與頻率合成技術(shù)【反饋?zhàn)詣?dòng)控理與應(yīng)用電路主體(約6學(xué)時(shí))】二、本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)（二）課程難點(diǎn)鑒于“軟件無(wú)線電”對(duì)電路數(shù)學(xué)建模的教學(xué)需要，本課程的難點(diǎn)主要為以下幾個(gè)方面1、基本概念、基本電路模型、特別是基本數(shù)學(xué)表達(dá)式必須學(xué)習(xí)、理解和掌握，這是首要難點(diǎn)。2、高頻條件下分布參數(shù)的概念、作用和影響；3、高頻電子信號(hào)的選頻網(wǎng)絡(luò)基本原理、典型電路與基本分析方法與應(yīng)用；4、阻抗匹配概念、阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的典型電路原理與分析方法與應(yīng)用；二、本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)5、非線性電路的概念、特點(diǎn)、原理、分析方法與通信工程中的實(shí)際應(yīng)用；6、電信號(hào)的時(shí)間域與頻率域概念在高頻電子線路中的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用；7、頻譜的線性變換與非線性

9、變換原理與應(yīng)用；8、反饋控制原理在高頻電子線路中的應(yīng)用（主要是鎖相環(huán)原理與基本計(jì)算方法和頻率合成器的重要應(yīng)用）。對(duì)于初初接觸射頻領(lǐng)域和非線性電路的學(xué)生來(lái)說(shuō)，以上難點(diǎn)突出表現(xiàn)為新概念和技術(shù)術(shù)語(yǔ)多，基本公式多（還難以廻避），分布參數(shù)的概念較難理解和接受。二、本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)上述重點(diǎn)內(nèi)容如果僅僅照本宣科，簡(jiǎn)單地一路講下去，這些內(nèi)容之間相對(duì)是獨(dú)立的，很難讓學(xué)生將它們與通信系統(tǒng)之間產(chǎn)生認(rèn)識(shí)上的關(guān)聯(lián)。所以課程教學(xué)中應(yīng)特別注意在“緒論”中簡(jiǎn)明扼要地認(rèn)真闡述通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成情況；刻意介紹和說(shuō)明高頻電子線路中各章節(jié)內(nèi)容與通信電子系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系；說(shuō)明它的重要地位、工程背景和目前的發(fā)展趨勢(shì)。讓學(xué)生初步了解本

10、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。后續(xù)授課中還要注意反復(fù)不斷地與學(xué)生互動(dòng)和適時(shí)提醒，以加深印象、認(rèn)識(shí)和記憶。二、本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)高頻電子線路的知識(shí)點(diǎn)涉及到了通信系統(tǒng)中發(fā)信與收信的全過(guò)程。本課程教學(xué)既要注意內(nèi)容的系統(tǒng)性又不能面面俱到，還要恰到好處地把握住課程內(nèi)容的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中：有線信道主要為導(dǎo)線、電纜、光纖 無(wú)線信道主要為自由空間發(fā)端用戶信道收信設(shè)備收端用戶發(fā)信設(shè)備消息信號(hào)消息信號(hào)高頻信號(hào)高頻信號(hào)三、教學(xué)方法與保障措施（一）教學(xué)的思想方法教學(xué)中主要采取了“三基本法”、“集成觀念法”和“仿真輔助教學(xué)法”（三基本在前面已提到，這里不再重復(fù)）所謂“集成觀念法”是指專業(yè)技術(shù)教學(xué)中善于采用方框原理圖“化整為零”、

11、“集零為整”的思想方法關(guān)聯(lián)課程教學(xué)大綱中的教學(xué)目的和要求，深入淺出，化解學(xué)生理解和認(rèn)知的難度。三、教學(xué)方法與保障措施“仿真輔助教學(xué)法”就是在課堂上針對(duì)實(shí)驗(yàn)條件和儀器配置要求高，但又十分重要的教學(xué)內(nèi)容適度引用MATLAB仿真演示實(shí)驗(yàn) 多方位、多渠道擴(kuò)展知識(shí)、加強(qiáng)教學(xué)。例如，涉及非線性頻譜搬移和頻譜分析。又例如，根據(jù)“化整為零”的思想，上述系統(tǒng)就可進(jìn)一步分化為以下的方框原理結(jié)構(gòu)。三、教學(xué)方法與保障措施通信系統(tǒng)的方框原理圖（1）各部分電路之間必須注意實(shí)現(xiàn)阻抗匹配三、教學(xué)方法與保障措施(2） 低頻部分：實(shí)現(xiàn)信息變換與線性放大(3) 高頻部分：載頻信號(hào)產(chǎn)生、調(diào)制、非線性（開(kāi)關(guān)）放大與輻射低頻放大器高頻振

12、蕩器高頻諧振放大器振幅調(diào)制器高頻功放換能器消息信號(hào)（1）發(fā)送設(shè)備進(jìn)而：三、教學(xué)方法與保障措施（2）接收設(shè)備本地振蕩器混頻器中頻放大器檢波器(解調(diào))低頻放大器高頻諧振放大器（混頻器就是載波的降頻變換器）三、教學(xué)方法與保障措施系統(tǒng)方框原理圖分析法可粗可細(xì)，可分可合，既可以“化整為零”，又可以“積零為整”。據(jù)此從系統(tǒng)概念到具體電路，反之由具體電路來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)互易；方框原理圖只要與具體典型電路緊密結(jié)合起來(lái)，就能發(fā)揮出很好的教學(xué)輔助作用。這也是當(dāng)今模塊化、集成化思維的具體形式和體現(xiàn)。三、教學(xué)方法與保障措施（二）保障措施1、認(rèn)真做好課程教學(xué)日程計(jì)劃和教案2、自編講義、主選教材和多媒體課件相結(jié)合，以不同角度和方式詮釋難點(diǎn)內(nèi)容3、針對(duì)各章內(nèi)容的適度的課堂作業(yè)和講評(píng)4、高頻電子線路經(jīng)典硬件實(shí)驗(yàn)和指導(dǎo)5、MATLAB高頻仿真演示實(shí)驗(yàn)6、加