高频电子技术实验教学的一些探索

摘 要：高频电子技术是电子信息专业一门理论性与实践性非常强的课程。特别是实验教学中受到实验仪器等因素的影响，教学效果总存在一定的局限性。该文结合多年的实践教学经验，介绍了高频电子线路实验教学中的具体做法和体会。从加强实验预习入手，通过精心设计实验内容来提高学生实验兴趣、创新实验手段来提高学生动手能力，对全面提高实验教学质量起到了良好的促进作用。

关键词：高频电路 实验预习 Multisim 正弦波振荡器

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（c）-0151-03

Abstract：High-frequency electronic technology is a very strong theoretical and practical course of electronic information major.Especially in the experimental teaching，influenced by the factors of the experimental instrument，there are always some limitions in teaching effect.This paper summarizes the practice teaching experience for many years，and introduces the practice and experience in the experiment teaching.From strengthening the experiment preview，through careful design of the experimental content to improve students'experimental interest and innovative experimental means to improve students' practical ability，it has played a good role in improving the quality of experimental teaching.

Key Words：High frequency circuit；Multisim；Experiment preview；Sinusoidal oscillator

高频电子技术课程以通信整机为主线，介绍了高频信号的产生、放大、变换处理等功能电路。它的理论比较抽象，分析方法也多样化，是一门工程性和实践性都非常强的专业课程。与之相应的实验课程，不仅能使学生加深对理论知识的理解，而且要能在实验课程中培养学生的创新能力和实际动手能力。因而对于高频实验课程的教师来说，不断探索和改进教学方式，以达到最好的教学效果，就是摆在面前的重要任务。下面结合笔者多年来的教学实践，谈谈对高频电子技术实验教学的几点体会。

1 合理安排实验，加强实验预习

高频电子技术实验一个最大的问题是实验不好做。比如丙类功率放大器实验，要求学生测试功率放大器在不同的工作状态下的功率、效率，然而放大器的工作状态又受到集电极电压、基极电压、输入信号大小与负载大小等多种因素的影响。实验中要求学生反复调试不同的参数，在不同的条件下进行测量。如果学生对理论内容不理解、对实验的内容和实验步骤不熟悉，到了实验室就直接动手连接电路，很可以就得不到理想的实验结果。这样就造成学生信心不足，对高频实验产生畏难心理。为了充分调动学生的积极性，提高实验教学效果，笔者作了如下尝试：（1）合理安排实验顺序与时间。在开学初的实验课表安排中，根据理论课时的情况，对每个实验开始日期做一估计，使相应的理论课教学先于实验教学，避免为赶实验进度提前做实验的现象。并且在理论课的后面，会介绍下一个要做的实验，简要介绍实验目的、原理，使同学们对要做的实验有大致的了解，克服畏难情绪，增强学生动手的自信心。（2）加强学生实验预习工作。要求学生按照实验指导书中的实验内容，写出实验预习报告。通过写实验预习报告，学生认真复习课本的理论内容，对实验中每一步内容做到心中有数并对预习思考题认真思考给出自己的解答。通过预习了解实验仪器的使用方法、每步实验中的实验现象及可能出现的问题，这样到了实验室就不会手忙脚乱，保证了实验的顺利有序进行。

2 精心设计实验内容、提高学生兴趣

现在普遍使用的高频实验设备是针对实验内容设计好的实验箱，实验内容以验证性实验为主，在实验使用中有其优点也有明显的缺点。其缺点主要是如果实验过程设计比较粗糙，只是连连导线、观察观察信号波形，学生就对实验没兴趣或感觉实验中没有学到什么东西。所以指导教师要精心设计实验内容，使学生在实验时有事可做，要既动手又动脑。比如笔者在指导调幅与包络检波这一实验内容时设计了多个数据测试表格要求学生认真测量并记录下来，然后根据所记录的数据来进行分析得出结论，并与书中理论内容相对照，看有无偏差。这样既提高了学生实验的动手能力又加强了学生对书本知识的掌握。其次笔者在实验教学中，增加综合性，研究性实验项目，提高了学生的动手能力、综合设计能力和工程实践能力，解决了理念教学与实践教学脱节的问题。例如频谱搬移的内容是该门课程的一核心内容，混频、振幅调制与解调等许多功能都是建立在其基础上。而频谱搬移的实现核心是乘法器，因此，在实验上开设一个基于集成模拟乘法器MC1496的综合设计性实验，学生通过实验掌握了利用乘法器实现混频，平衡调幅，同步检波，鉴频等几种频率变换电路的原理及方法，加深了对频谱搬移内容的理解。

3 引入计算机仿真，实验手段多样化

采用高频实验箱的实验方式具有直观性和实践性，它为学生们提供了一个从理论走向实践的机会，锻炼了学生们的动手能力。但由于高频电子技术这门课程自身的特点，采用这种实验箱的硬件实验也有明显的缺点。比如由于实验仪器设备的反复使用，实验结果很可能出现不明显、不准确的现象；由于高频信号受外界环境及操作过程的影响比较严重，实验经常不能达到预期的效果等。

Multisim是美国国家仪器有限公司推出的以windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。通过引入Multisim仿真实验，学生可以在对各种电子器件进行研究，借助仿真软件对其进行分析、计算、搭建各种电路模型，在计算机上仿真出类似于实际电路的数据和相应波形。学生实验可以不受地点和实验设备的限制，它给学生以极大的创造空间，强化了学生在教学活动中的主体地位，更加有利于学生创新能力的培养。在正弦波振荡器实验中设计了一个仿真实验如图1所示。其工作原理是当电路合上直流电源后，振荡环路内将会产生微弱的电扰动，振荡电路输入端获得很小的起始输入信号。由于谐振放大器工作于甲类状态，环路增益大于1，振荡幅度很快增长，随着振荡幅度的增大，三极管基极输入信号幅度也越来越大，放大器的工作由线性进入非线性状态，再加上电路中偏置电路的自给偏压，使得晶体管的基极偏置电压随输入信号的增大而减小，进一步使放大器的工作状态进入乙类或丙类非线性工作状态。相应的放大器增益随之减小，直至振荡进行平稳状态。在这一过程中，对于振荡器的自激振荡现象以及基极偏压的变化过程用实验箱就很难观察出来。而通过引入Multisim仿真，大家却可以很清晰地观察到这些现象，仿真结果如图2至图4所示。这样根据实验项目的特点，适当选择实验方法，发挥软、硬件各自的优势，取长补短，可得到更好地实验效果。

4 结语

总之，学生在高频电子技术实验课程上之所以感到困难，有其特殊性。通过笔者多年的教学实践表明，加强高频电子技术的实验预习环节，精心设计实验内容，并引入适量的计算机仿真实验将使学生在实验中得到更好地综合能力训练，从而为社会培养出高质量的技术人才。

参考文献

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