高频电子线路实施项目教学法的探索与实践

赵海涛 王卓鹏 逄明祥

（山东科技大学电子通信与物理学院通信工程系，山东 青岛266590）

“高频电子线路”课程是电子与通信类专业的一门专业基础课，具有很强的理论性、实践性和工程型。在“高频电子线路”课程学习中，学生要掌握模拟通信系统各单元电路的工作原理、电路组成和设计方法。其任务是研究高频电子线路的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。学生通过本课程的学习，不但应该掌握必要的基础理论知识，而且还应在分析问题、解决问题和实际动手能力等方面得到锻炼和提高。而传统教学仍然采用先讲授理论知识再集中实验的模式，现有的实验项目主要为验证性实验。虽然这种验证性实验可以帮助学生理解和加深课堂所学的内容，但由于高频实验典型电路都是设计好的，电路连接过于简单，学生只是对输入、输出信号做简单的分析，学生能够动手操作、自由发挥的空间太少，不利于发挥学生的主观能动性。这于当今社会强调实用技能，强调知识创新等素质教育不能同步，因而难以适应社会的发展需要，因此，对传统教育模式进行的改革迫在眉睫。

为了使学生更好地掌握高频电路基础理论知识，提高其理论联系实践、分析问题、解决问题的能力，培养其进行电子电路设计的实践技能，本文将项目教学法引入高频电子线路的教学实践中，通过学生实做项目，把传统教学和项目教学有机融合，有效提高了学生理论联系实践、分析问题和解决问题的能力，取得了很好的教学效果。

1 教学内容模块化 教学目标项目化

由于无线通信的飞跃发展，新理论、新电路、新器件、新工艺层出不穷，日新月异，但与无线通信相关的高频电子线路的基本理论与基本电路并未过时，例如，谐振回路与耦合回路仍然是组成高频电子线路必不可少的部分；放大器、振荡器、调制与解调的原理依然未变。在教学过程中，深入研究高频电子线路课程体系，准确把握课程重要内容，及时更新教学内容。把教学内容分为4个相对独立的教学模块：放大器、振荡器、调幅与解调、调频与解调。针对每一教学模块，设置与前沿科学问题密切相关的科研项目作为教学目标，学生在学习理论知识的同时，将理论知识用于实践，制作实际电路，实现项目要求的各项指标。教师在课堂教学教授新知识的同时，注重讲解与项目设计内容相关的知识，指导学生运用理论知识指导实践。

2 项目内容实用化 理论实践并重

根据模块化教学内容，设计了接收机中频放大器、高频丙类功率放大器、LC振荡器、调幅发射与接收系统、调频发射与接收系统等5个项目，给出相应的技术指标，在课堂教学时教授各项目的核心理论知识，并提供实用的设计思路，教会学生如何根据所学理论知识，设计实际电路。以高频小信号放大器和振荡器为例，介绍项目教学的实施过程。

2.1 高频放大器

在讲解放大器模块内容时，以模拟电子线路中学过的小信号放大器为引子，推出高频小信号放大器，比较两者的异同点。通过回忆晶体管的混Π模型和Y参数模型从电路机理上分析高频小信号放大器的性能参数和造成放大器不稳定的原因。在课堂授课的同时，将接收机中频放大器作为项目教学案例，让同学们边学理论边完成。

项目设计内容：接收机中频放大器

主要技术指标：

中心频率f0=20MHz，电压增益Au≥35dB，通频带2△f0.7=4MHz，负载电阻RL=1kΩ，电源电压Vcc=12V。

在课堂授课时，讲解放大器的设计思路和设计关键点。主要包括（1）选择晶体管与计算Y参数。选择Yre小且频率特性好的晶体管，通过混Π参数求解Y参数。（2）选择电路型式。根据电压增益要求，选择多级放大器来实现。为了保证电压增益的要求，采用共射组态的多级单调谐放大器。（3）根据稳定增益确定放大器的级数。（4）根据多级单调谐放大器的总通频带和单级通频带的关系，计算单级通频带。（5）确定电路形式，计算直流偏置电路参数和谐振回路参数。

2.2 LC振荡器

在进行课堂教学时，首先给出振荡器的概念，指出振荡器的关键是没有外接输入小信号，对比其与小信号放大器的异同，加深对小信号放大器和当前所学知识的区别与联系。在教授LC振荡器原理时，提出项目设计内容，讲解LC振荡器的构成原理，讲解LC振荡器从起振过渡到平衡状态的过程，强调设计振荡器时，特别要注意满足起振条件，并给出设计振荡器起振条件的经验值。在讲解电容反馈振荡器时，指出该类型振荡器的特点，提出改进性能的方法。

项目设计内容：LC调频振荡器

已知条件：Vcc取12V，晶体管3DG6，变容二极管2CC1D。

主要技术指标：中心频率f0=6.5MHz，频率稳定度（△f/f0）≤10-3/小时，输出电压Uo≥200mV，最大频偏△fm=±50kHz。调制频率（500～10000）Hz。

在学生理解设计原则的基础上，讲解实际振荡器的设计重点。主要包括：（1）确定电路形式，设置静态工作点。采用减弱晶体管与谐振回路耦合的西勒振荡器，其频率稳定度可达10-4～10-5数量级，满足设计要求。（2）绘制原理图，估算决定静态工作点的电阻和旁路电容值，估算振荡回路的元件值。（3）估算射极输出元件值，估算偏置电路元件值。

上述课堂教学与项目教学的结合，让学生充分认识到了理论知识对实践的指导作用。通过学习理论知识，通过项目分解，电路设计和参数计算，变成自己能够参与设计的内容，有效调动了学生主动学习的兴趣。

3 项目成果电路化 仿真实做结合

设计电路要转化为应用电路，还需培养学生计算机仿真分析、电路安装调试的能力。

在首个项目理论设计完成后，将电子线路EDA技术引入课堂教学，以高频小信号放大器为例介绍PSpice电路模拟软件的功能及应用。通过实例讲解，让学生深刻体会调节静态工作点可改变放大器的增益，调节谐振回路的谐振阻抗可以改变放大器的通频带，调节L、C值可以改变放大器的中心频率等知识。通过EDA仿真分析，修正理论计算参数，优化系统性能。

在EDA仿真结束后，讲解高频印制电路板的设计方法。掌握选用元器件及各种接线端子的规格、尺寸，合理安排各部件的位置，按照电路图连接引脚，完成布线。讲授Protel软件在高频电路中的布线技巧，如高速电路管脚间的引线最好采用全直线、45度折线或圆弧转折，对特别重要的信号线或局部单元可实施地线包围措施，模拟地线、数字地线分开等。让学生自己动手，绘制印制板，通过装配、调试等环节，让学生真正能够把理论知识转化为实际项目产品。通过“真刀真枪”的训练，有效培养了学生的工程设计能力和动手能力，增强了其学习的积极性和主动性，强化了学生对所学专业的认可度。

4 项目考核报告化 演示答辩结合

在项目完成后，教师给出项目设计报告书写规范。学生撰写项目设计报告，从项目方案论证、电路选型、参数计算、电路仿真、电路调试装配等方面着手，将设计思想和理论实践结合的过程通过文字呈现出来。在项目报告提交后，分组进行答辩演示环节，学生演示自己的项目成果，并重点讲述如何分析问题和解决问题的。根据学生平时参与项目设计情况，结合成果演示和报告给出项目考核成绩。项目考核成绩纳入课程考评成绩，每个项目占10%分数，期末考试占总成绩的50%。

高频电子线路是培养电子信息、通信类人才的的重要专业基础课，是巩固前续电路相关课程、进一步学习后续专业课程的桥梁，在学科体系中起承上启下的作用。教师不仅教授理论知识，更重要的是培养学生理论实践相结合、提高分析问题和解决问题的能力。作者结合多年的教学科研经验，突破传统教学模式，将项目教学法引入课堂教学，设置模块化教学内容和项目化教学目标，有机融合课堂教学和项目教学，学生通过理论学习、项目设计、电路调试等环节真正体会到所学课程的实用性。项目教学法的实施有效激发了学生学习的积极性、思考的主动性，使学生更加深刻地理解所学知识，真正做到学有所用、学能所用，为培养高素质应用型人才奠定了坚实基础。

［1］曾兴雯.高频电子线路[M].2版.北京:高等教育出版社,2009.

［2］张肃文.高频电子线路[M].5版.北京:高等教育出版社,2009.

［3］胡宴如.高频电子线路[M].4版.北京:高等教育出版社,2008.

［4］阳昌汉.高频电子线路[M].3版.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2012.