《航空高频电子线路》课程教学研究初探

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摘要：分析了《航空高频电子线路》课程教学中存在的问题，提出了课程教学改革的规划，给出了以单元电路频率特性为主线、以仿真软件为辅助工具、以实验为验证手段的教学思路，并以调幅电路为例介绍了以频率特性为核心的教学方法。教学实践证明，该法思路清晰、方法实用，易于学员理解和掌握。

Abstract： This paper analyzes the problems of the teaching of Aeronautic High-frequency Electronic Circuit， puts forward the planning of teaching innovation， carries out the teaching thinking with taking the unit circuit frequency characteristic as principle line， taking simulation software as auxiliary tool， taking experiment as verifying means. At the same time， it takes AM circuit as the example to introduce the teaching method taking frequency characteristic as core. The teaching proves that， this method has clear thinking and practical measures， it is easy to be understood and mastered by the students.

关键词：教学；课程；频率特性；仿真；验证

Key words： teaching；curriculum；freguency characteristic；simulation；verification

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）32-0174-02

0 引言

《航空高频电子线路》课程是航空通信导航、航空雷达和对空通信导航等专业的主干课程。该课程教学以基本概念、基本电路及分析方法为中心，强化以学为主，并将课堂教学延伸到实验室，延伸到航空电子装备的应用中，夯实学员的专业基础知识平台。

目前，《航空高频电子线路》课程教学主要存在以下问题：①授课内容多，信息量大，数学推导多，使得学生不容易跟上教员的思路；②开设的实践项目有限，且理论和实践教学进度不一，从而导致学员实践能力较弱，对知识的运用能力较差；③考核模式单一，主要以理论计算为主，不利于调动学员学习兴趣。学员普遍认为该课程较难，通过课程考试也证明这一点，学员成绩较差，不及格人数较多。

1 《航空高频电子线路》课程教学改革[1]的总体规划

《航空高频电子线路》课程的特点：①理论性和实践性强；②几乎所有的单元电路都有频率特性要求；③信号的处理流程清晰，信号的处理过程通过频谱和波形更容易展现。

基于上述特点，对该课程教学实践进行规划：以频率特性分析和测试为途径，展示各单元电路的特点，发现存在的问题，提出改进方法。频率特性的分析通过三种方法实现：理论分析、仿真软件仿真和仪器设备测试。课堂教学采用理实一体化模式。各单元电路的频率特性分析要理实结合，即理论分析、电路仿真和电路测试三种方法有机结合，打破先理论后实践的传统模式。

2 《航空高频电子线路》频率特性分析方法

2.1 利用整机电路给出频率特性分析的意义

高频电子线路中的单元电路都是无线电收发机中的典型电路。首先从无线电收发机入手介绍信号发射或接收原理，分析无线电信号的处理流程和频率变化规律，从而引出频率特性分析的必要性和重要性，为以后各单元电路频率特性的分析埋下伏笔。以超外差接收机信号处理过程为例说明，见图1。通过图1频谱图可知，天线接收的高频信号V1是多路的，高频小信号放大（高放）电路选频放大其中一路信号进行，其输出信号频谱图如V2所示，该信号与本振信号V3混频得到中频V4信号，V4频谱规律与V2相同，但载频发生变化，V4信号经中放电路放大后，信号频谱规律不变，如V5所示，V5经检波电路后得到音频或视频信号，如V6所示，V6经过低放电路被放大得到V7推动负载工作。

从图1可看出，基于信号流程的信号频谱变换过程清晰，且单元电路的作用理解更容易。实际应用电路对频率特性的改善要求又会促进电路的改进，使学员在学习过程中不仅目的性更强，而且层层深入，不断探究。例如信号从V1变为V2，要求高放电路既能选频又能放大，则高放电路应有放大电路和选频网络两部分组成。放大器件采用高频放大管，选频网络要求选频特性好，电路简单、调谐方便。高放电路的分析不再生硬，不会有知识灌输之嫌。最后，根据设备中的高放电路应用情况，介绍各类电路的应用场合和局限，并提出改进要求。

通过对超外差接收机信号频谱变化的分析，强调了信号频谱的重要性，引出了电路频率特性分析的重要意义，提高学员对电路频率特性分析重要性的认识。

2.2 理实结合对电路频率特性进行分析

将电路仿真和实验实作引入到课堂教学中，实现理实一体化教学模式。电路分析、仿真、实验的时机合理设计、交叉进行，三者有机融合。例如图2所示集电极调幅电路，对数学基础较差的大专学员，先介绍电路结构并用仿真软件构建电路，用仿真仪器观察电路中的载波与调制信号，测试输出波形和电路频率特性曲线，然后介绍调幅方法、电路特性以及应用特点，最后实验验证。图3为示波器和波特表测试的电路输出调幅信号波形和频率特性。其中XSC1示波器用来显示调幅电路的调制信号和电路输出的调幅信号，XBP1波特表用来测量电路的频率特性[3]。对数学基础较好的本科学员，可先从数学角度分析电路工作原理，给出电路输出波形和频率特性，之后为了加深学员的理解，利用仿真软件仿真电路频率特性和输出波形，最后通过实验验证。

在教学过程中，引导学员思考：①在电路结构和参数不变时，改变调制信号频率和幅度，输出波形如何变化？②电路元件及参数变化时，会引起输出信号的哪些变化？要求利用仿真软件和实验验证其结论。

为巩固教学改革效果，同时改革课程考核模式，在理论考核基础上，增加实作考核内容（占30%），增大平时实作考核比例（占20%），进一步促进学员动手实作的积极性，提高教学质量。

该模式适用于各单元电路，如选频网络、高放电路、高功放电路、调幅与检波电路、调频与鉴频电路等。根据具体讲授内容，提出思考题，让学员运用所学知识、仿真软件和实验实作研究解决。学习单元电路后，利用收发机整机电路将有单元电路串起来，给出整机电路的概念和技术指标要求，真正做到学以致用。

3 结束语

在《航空高频电子线路》课程的单元电路频率特性的研究性教学过程中，借助于电路仿真和实验验证，通过启发和讨论，学员在思考中一步步获得知识，增强参与性，提高实践能力，提高了教学效果。通过教学实践发现，借助电路及其频率特性的仿真，可以直观地提出问题并对理论分析结果进行验证，是在电子信息类课程理论教学中开展研究型教学的有效手段之一。

2014、2015两届学员成绩较好，及格率分别为90%、91%；2014年多名学员报名参加山东省大学生电子设计竞赛，获得山东省电子设计竞赛二等奖三项；跟踪毕业学员情况发现，2014届毕业学员普遍受到基层部队的认可，动手实践能力较前几届提高较大。

参考文献：

[1]徐勤，杨奕，李娇军.“通信电子线路”课程体系改革研究与探索[J].中国电力教育，2012（16）：52-53.

[2]郭红伟，李江，朱家兴.基于仿真软件的通信工程专业实验课程教学探索[J].红河学院学报，2012（4）：49-52.

[3]刘佳.高频电子线路课程教学改革探讨[J].中国现代教育装备，2012（1）：107-109.