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通信电子电路

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通信电子电路

通信电子电路范文第1篇

关键词:LC并联谐振回路; 幅频特性; 相频特性; 正弦波振荡器

中图分类号:TN713+.2-34 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2011)17-0190-03

LC Parallel Resonant Circuit in Communication Electronic Circuits

CUI Xiao1, ZHANG Song-wei2

(1. Zhengzhou Normal University, Zhengzhou 450044, China;

2. Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management, Zhengzhou 450015, China)

Abstract: LC parallel resonant circuit is an unit circuit commonly used in communication electronic circuits. Its amplitude-frequency and phase-frequency characteristics were obtained by circuit analysis. The three main applications in communications electronic circuits are regarded as the frequency selection and matching network of amplifier, the frequency selection and feedback network of the sine wave oscillator, and the amplitude-frequency and frequency-phase converters in modulation and demodulation circuit.

Keywords: LC parallel resonant circuit; amplitude-frequency characteristic; phase-frequency characteristic; sine wave oscillator

LC并联谐振回路是由电感线圈L、电容器C与外加信号源相互并联组成的振荡电路。在不同工作频率的信号激励下,LC并联谐振回路表现出不同的阻抗幅频特性和相频特性。在通信电子电路中,它是一种应用非常灵活的单元电路,在放大器、混频器、正弦波振荡器以及调制与解调等功能电路中, LC并联谐振回路充当着不同的角色。

1 LC并联谐振回路阻抗的幅频特性和相频特性

图1所示为典型的LC并联谐振回路。其中,r代表线圈L的等效损耗电阻。

1.1 谐振

根据回路谐振时,其等效阻抗为纯电阻,可以得到谐振时ω0L=1/(ω0C),由此求得谐振频率ω0=1/LC,或者f0=12πLC。

此时,并联谐振回路的电压与电流同相,电阻RP是纯电阻,并达到最大值。

1.2 失谐

通常,谐振回路主要工作在其谐振频率ω0的附近,因此,研究其失谐特性也主要研究其在ω0附近的频率特性。在高频电路中,当ω十分接近ω0时,设Δω=ω-ω0,式(2)可变换为:

1.3 LC并联谐振回路阻抗特性总结

由上述分析可知,LC并联谐振回路的主要特点是:

(1) 当ω=ω0时,回路发生谐振,此时回路阻抗为最大值,是纯电阻,相移为0;当ωω0时,回路失谐,此时回路呈容性,相移为负,且最大值趋于-90°。

(2) 它的相频特性曲线位于第二、四象限,在中心频率附近相频特性曲线具有负斜率。

2 LC并联谐振回路在通信电子电路中的应用

LC并联谐振回路在通信电子电路中的应用由它的特点决定。具体说来,主要包括三大类,其一是工作于谐振状态,作为选频网络应用,此时呈现为大的电阻,在电流的激励下输出较大的电压;其二是工作于失谐状态,此时呈现为感性或容性,与电路中其他电感和电容一起,满足三点式振荡电路的振荡条件,形成正弦波振荡器;其三是工作于失谐状态,即工作于幅频特性曲线或相频特性曲线的一侧,实现幅频变换、频幅变换以及频相变换、相频变换,构成角度调制与解调电路。

2.1 用作选频匹配网络的LC并联谐振回路

选频即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声。在通信电子电路中,LC并联谐振回路作为选频网络而使用是最普遍的,它广泛地应用于高频小信号放大器、丙类高频功率放大器、混频器等电路中。这些电路的共同特点是:LC谐振回路不仅是一种选频网络,通过变压器连接方式,还起到阻抗变换的作用,减小放大管或负载对谐振回路的影响,可获得较好的选择性。

由于LC并联谐振回路作为选频网络使用时功能相似,本文着重介绍高频小信号谐振放大器。高频小信号选频放大器用来从众多的微弱信号中选出有用频率信号加以放大,并对其他无用频率信号予以抑制,它广泛应用于通信设备的接收机中。单调谐放大器电路及交流通路,如图3所示。

在图3中,LC并联谐振回路作为晶体管集电极负载,它调谐于放大器的中心频率。在联接方式上,LC回路通过自耦变压器与本级集电极电路进行联接,与下一级的联接则采用变压器耦合。

其作用是:通过自耦变压器耦合形式可将集电极所要求的负载变换成较大的负载,从而减小对LC并联谐振回路中品质因数的影响;与下一级的变压器耦合联接则可以减小下一级晶体管输入导纳YL对LC谐振回路的影响,同时,适当选择初级线圈的抽头位置以及初次级线圈的匝数比,可使负载导纳与晶体管的输出导纳相匹配,以获得较大的功率增益。

2.2 正弦波振荡器中使用的LC并联谐振回路

正弦波振荡器在通信电路中有着广泛的应用,如无线电通信、广播、电视设备中用来产生所需要的载波和本机振荡信号。反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器,LC并联谐振回路在正弦波振荡器中有两类应用:一是作为变压器耦合LC振荡器或者三点式振荡器的选频反馈网络;二是在石英晶体泛音振荡器中作为电容和晶体等共同构成三点式振荡器。

2.2.1 作为正弦波振荡器选频反馈网络的LC并联谐振回路

如图4所示,图4(a)为共基极变压器反馈式LC振荡器,图4(b)是三点式振荡器电路的基本形式。

在这类反馈振荡器电路中,把反馈电压作为输入电压,LC并联谐振回路主要作为选频反馈网络使用。输出端的信号被反馈至输入端,且反馈信号与输入信号相位相同,形成闭环正反馈,从而不需要外加信号激励就可产生输出信号,产生自激振荡。

在满足振荡起振相位条件的同时,LC振荡器还可实现相位稳定,当相位平衡条件被破坏时,在LC振荡器的作用下,线路能重新建立起相位平衡点。这是由于相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事,因为ω=dφdt,相位的变化必然引起频率的变化,相位超前导致频率升高,相位滞后导致频率降低,因此频率随相位变化可表示为dωdφ>0。

振荡器的选频网络采用LC并联谐振回路,由图2(b)可知,在振荡频率附近,它具有负的斜率,即频率与相位的变化趋势相反。当振荡频率发生变化的同时,LC谐振回路中产生一个新的相位,用以抵消这个由于外界原因引起的变化,从而保持相位平衡点的稳定。

2.2.2 作为电容构成泛音晶体振荡器的LC并联谐振回路

在外加交变电压的作用下,石英晶片产生的机械振动中,除了基频的机械振动外,还有许多奇次频率的泛音。当需要工作频率很高的晶体振荡器时,多使用泛音晶体振荡器。图5所示为泛音晶体振荡器。

图5中石英晶体与CL支路呈电感特性,以石英晶体、C2以及L1C1回路一起构成三点式振荡器,根据三点式振荡器的组成原则(射同它异),L1C1谐振回路应呈容性。假定图中石英晶体工作在5次泛音频率上,标称频率为5 MHz,为了抑制基频和3次泛音的寄生振荡,L1C1回路应调谐在3次和5次泛音频率之间,即3~5 MHz之间。由图5(b)所示的L1C1谐振回路电抗特性曲线可知,对于5次泛音频率5 MHz,L1C1回路呈容性,电路满足三点式振荡条件,可以振荡。对于小于L1C1回路谐振频率的基波和3次谐波,回路呈电感特性,不符合射同它异的组成原则,不能产生振荡。对于7次及7次以上的泛音,虽然L1C1回路也呈容性,但此时的等效电容过大,振幅起振条件不能满足,振荡也无法产生。

2.3 实现幅频变换和频相转换功能的LC并联谐振回路

LC并联谐振回路阻抗的相频特性是一条具有负斜率的单调变化曲线,利用曲线中,线性部分可以进行频率与相位的线性转换,这主要应用在相位鉴频电路中;同样,LC并联谐振回路阻抗的幅频特性曲线中的线性部分也可以进行频率与幅度的线性转换,因而在斜率鉴频电路中也得到了应用。

以斜率鉴频器为例,如图6所示,图6(a)是谐振回路的输入电流与输出电压。图6(b)是其中的频率-振幅变换原理。图6(c)为单失谐回路鉴频器原理图。

调频信号的电流是等幅、频率随调制信号变化的电流。当此电流通过斜率鉴频器的频率-振幅变换网络时,由于LC并联谐振网络的中心频率为f0,输入的高频信号使LC网络一直处于失谐状态,即工作于谐振曲线上以A为中心的BC之间的区域。当输入信号频率增大时,工作点由A向C移动,对应的输出电压由Uma减小为Umc;反之,当输入信号频率减小时,工作点由A向B移动,对应的输出电压由Uma增大为Umb。当输入信号最大频偏Δfm变化不大时,线段BC很短,可近似看作直线,因此它所产生的频率-振幅变换作用是线性,输出电压振幅的变化与输入信号频率的变化呈线性关系。因此网络可以将等幅的调频信号变成调幅-调频信号,该信号再经过二极管包络检波器就能够解调出输出信号。

3 结 语

LC并联谐振回路是通信电子电路中经常用到的单元电路,理解它在不同情况下所表现出来的特性,灵活掌握它的应用,对于分析整个电路的性能具有重要作用。

参 考 文 献

[1]顾宝良.通信电子线路[M].2版.北京:电子工业出版社,2007.

[2]朱华光,朱玮玮.RLC串联谐振电路的实验研究[J].现代电子技术,2010,33(21):199-202.

[3]吴慎山.高频电子线路[M].北京:电子工业出版社,2007.

[4]侯丽敏.通信电子线路[M].北京:清华大学出版社,2008.

[5]李小珉,许炎义,解锋,等.LC振荡器教学难点解析[J].电气电子教学学报,2010,32(5):58-59.

[6]阳昌汉.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2006.

[7]曾兴雯.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2009.

[8]张肃文.高频电子线路[M].5版.北京:高等教育出版社,2009.

[9]于洪珍.通信电子电路[M].北京:清华大学出版社,2005.

[10]余萍,李然,贾惠彬.通信电子电路[M].北京:清华大学出版社,2010.

作者简介:

通信电子电路范文第2篇

关键词:PSpice; 通信电子线路; 谐振回路; 检波电路

中图分类号:TP393.01 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)11-0094-03

Realization of Experimental Simulation of Communication Electronic Circuit Based on PSpice

ZHANG Yi-Xiong1, WU Jun-hao1, HONG Zheng-bing2

(1. Deparment of Physics and Electronic Engineering, Hanshan Normal University, Chaozhou 521041, China;

2. Network and Educational Technology Center, Hanshan Normal University, Chaozhou 521041, China)

Abstract: The simulation of a communication electronic circuit was performed with PSpice in an experiment. The synthesis circuit including the circuit of collecting anode amplitude modulation and diode envelope detection was adopted to measure all the circuit parameters during the simulation experiment. The result of simulation shows that the PSpice system is efficient, and that the optimization design for communication electronic circuits can be implemented in combination with high efficiency of PSpice simulation platform.

Keywords: PSpice; communication electronic circuit; resonance circuit; detecting circuit

OrCAD/PSpice电子辅助仿真设计软件经过多年的快速发展,具备了强大的电路设计与仿真能力,提供了大量的电子元器件模型[1],能实现各电路参量的测试、分析功能及电气规则检查与器件库的构建功能。在掌握电路原理的基础上,能方便地利用电子辅助仿真设计软件PSpice完成所需电路的模拟。本文通过通信电子线路电路仿真,证明PSpice辅助设计有利于完成电路的设计、分析、优化、调试和测量。

1 通信电子线路中PSpice仿真的作用

在完成既定的非线性电路设计的基础上,逐步全面掌握电子辅助仿真软件的使用,完善非线性电路的分析方法,从而有助于熟练掌握通信电子线路电路设计要求。通过完成通信电子线路中小信号调谐放大器的设计,理解高频线路中各元器件参数的选择,同时,利用软件掌握对放大器处于谐振时各项技术指标的测试。在完成二极管开关混频器[2-3]的设计中,学会利用电子辅助仿真软件进行电路频谱分析;在高频正弦波振荡器设计测试中,通过电子辅助仿真软件可以实现实际电路中未能观察到的极短时间电路起振过程;PSpice能很好地完成变容二极管调频、集成模拟乘法器等高频电子电路的各电参量扫描和仿真。对通信电子线路中综合电路的仿真实现,更能提高对电路的全面分析、设计能力。下面通过通信电子线路中含小信号调谐放大的集电极调幅及二极管检波的电路进行仿真分析。

2 通信电子线路PSpice仿真电子原理图

图1所示为PSpice电路原理图:集电极调幅及二极管检波的电路。高频小信号Vc经谐振放大电路后作为集电极调幅电路的载波信号输入,调制低频信号则从调幅电路集电极输入,再把调幅输出信号输送到二极管检波电路解调[4-6],因Q1级作为高频小信号放大级,放大电路可工作在甲类状态,谐振回路作为输出,就具有选频作用。而集电极调幅放大级作为既要考虑功率放大作用,又要起到调制作用,所以采用丙类放大工作状态,如图1中的Q2级放大所示。检波采用的二极管检波电路能够满足大信号的解调。

在确定好电路基本功能结构后,需要设置每一电子元器件的具体参数,而优化元器件参数的具体过程最能提高学习者的电路设计能力。如图1中,Q1级甲类放大电路,要考虑好交、直流通路的合理设置,选择好放大电路的静态工作点,而且LC谐振回路的谐振频率要满足在载波信号频率上。

图1 含小信号调谐放大的集电极调幅及

二极管检波的PSpice原理图

集电极调幅级放大电路的参数需满足较大的功率输出、较高的放大器输出效率、较好的信号调制效果。要满足这些条件,要求元器件参数:

Q2级放大器处于丙类放大工作状态;在低频调制信号幅值为零时,调节好高频载波信号的大小,使Q2级放大器处于过压工作状态,此时流经Q2级放大器发射极电流Ie波形成下凹,以确保放大器处于过压工作状态,这样才能更好地实现集电极的调幅效果。

二极管检波电路首先要考虑采用的检波二极管PN结的结电容要尽量小,以减少结电容对二极管检波结果的影响;其次应注意要达到一定功率输出时,交直流负载的大小选择优化,避免检波的负峰值切割失真;再需设置好检波电路中电阻与电容,满足相应的时间常数,避免检波的惰性失真。

3 PSpice仿真分析

图1中的载波信号Vc为10.7 MHz的正弦波;VΩ为1 kHz的调制正弦信号。选用输入导纳与输出导纳都小的晶体管,以及在接入系数小的情况下,两级谐振频率须在10.7 MHz处。

fp=12πLCT=12πL(C+P21Coe1+P22Cie2)

式中:P1为本级晶体管输出端对谐振回路的接入系数[3];P2为下级晶体管输出端对谐振回路的接入系数;Coe1为晶体管的输出电容;Cie2为下级晶体管的输入电容。据此可以确定L,C并联谐振回路的电感、电容值。当图1中C11=120 pF时,变压器TX1的初级电感量约为2 μH。设置好参数后可以利用PSpice的交流分析扫描出电路的幅频特性图。图2为Q1级谐振放大电路的PSpice幅频特性。从图2中能直观地测定电路谐振点。

调整Q2级放大器工作状态时,可以利用PSpice的电压探针[7-10]测量出Q2级E极电流波形,使电流波形产生下凹,达到放大器工作在过压状态,以便调幅成功。从变压器TX输出的调幅信号如图3所示。该调幅信号经二极管检波电路后的解调输出如图4所示。

图2 调谐放大电路PSpice扫描的幅频特性图

图3 集电极调幅波形图

图4 二极管检波输出波形

二极管检波时,若把高频载波信号描述为:

Vc=Vcmcos(ωct)

(1)

低频调制信号为:

VΩ=VΩmcos(ωΩt)

(2)

则已调波表示为:

VAM=Vcm\cos(ωct)

(3)

式中:ma为调幅系数;

Ω为调制信号VΩ的角频率;Vcm为高频信号Vc的振幅;VΩm为调制信号VΩ的振幅;VAM为调幅波的振幅。

令二极管检波电路中的直流负载为RL,交流负载为Rg,为克服惰性失真,则电路的时间常数RLC大小受到限制[7]。要求:

RLC≤(1-m2a)/(maΩ)

(4)

否则会产生图5所示的PSpice仿真出的检波对角线失真波形图。

当输入低频信号比较大,形成调幅波电压的调幅系数ma较大,此时若设置二极管检波电路中的交、直流负载不适当时,造成交、直流负载较大差异,输出的检波信号就会在其负峰值附近被切平,形成如图6所示 PSpice仿真的检波负峰切割失真波形。

图5 检波对角线失真

图6 检波负峰切割失真

在PSpice仿真过程中,可以更好地掌握电路各分立元件的参量设置如何影响到电路输出效果,从而避免所设计的电路产生对角线切割失真现象和负峰切割失真现象。通过对电路中电参量波形的测量,易于理解产生各种现象的原因。

4 结 语

利用PSpice分析含小信号调谐放大的集电极调幅

及二极管检波电路,通过电路设计目标和元件参数要求及仿真结果来综合体现PSpice电子辅助仿真设计系统应用于通信电子线路仿真的高效性,进而利用电子辅助仿真设计软件提供的可自由开发、设计、检验平台,进行创新性电路设计。

参考文献

[1]赵雅兴.PSpice与电子器件模型[M].北京:北京邮电大学出版社,2004.

[2]严国萍,卢占超.通信电子线路[M].北京:科学出版社,2007.

[3]胡宴如,耿苏燕.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2009.

[4]谢嘉奎,宣月清,冯军.电子线路非线性部分[M].北京:高等教育出版社,2002.

[5]张肃文.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2004.

[6]刘静波.高频电子线路实践教学的建设和探索[J].电气电子教学学报,2006,28(4):87-90.

[7]杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2001.

[8]高远,姚澄,朱昌平.高频电子线路仿真实验的设计与实现[J].实验室研究与探索,2009,28(2):85-89.

通信电子电路范文第3篇

关键词:峰值保持器;核电子学;多道脉冲幅度分析;单稳态触发器

峰值保持器又称为模拟展宽器,它主要用于把脉冲信号的峰顶展宽。在进行能谱测量的时候,所测的是脉冲的峰顶幅度,但是探测器输出信号经放大成形后的脉冲信号其峰顶宽度是比较窄的,不满足多道脉冲幅度分析器和其他仪器的要求[1]。这时必须由模拟展宽器将脉冲展宽,使脉冲的峰值保持一段时间,再送入后续电路原峰值保持器的基本工作原理如图1所示:

模拟展宽电路虽然比较常见,原理也比较简单,但是也存在着几个比较严重的缺陷:一是输入信号经过单向导电的二极管后会有0.5V左右的电压降;二是特定的存贮电容CH只适用于频率范围很窄的输入信号[2];三是因为要兼顾跟随与保持特性,电路保持效果并不理想;四是电路易受干扰,精度不高。

1.新型峰值保持电路总体设计

针对以上问题,本文设计了一种全新的峰值保持器,将输出Vo逐渐增大到输入Vi的峰值水平(ViM)并保持下去。当Vo1为-5V时,输入经A2反相放大后输出正信号,但是因为极性电容E具有存贮电位的作用,输出Vo会呈现缓慢上升的趋势本文设计的峰值保持器基本原理如图2所示。

2.峰值判别电路

峰值判别电路的作用是判断输出信号是否达到峰值并产生下级延时电路的触发信号。

模拟展宽电路的输出Vout经模拟开关控制后(Vo),在U100比较器中与经输入信号Vi比较,当Vo大于Vi时,U100输出高电平,当Vo小于Vi时,U100输出低电平。

3.延时电路

延时电路如图4所示。当输出Vo达到峰值时,单稳态触发器U101A被上级峰值判别电路产生的上升沿触发翻转,1Q和1/Q分别由作为各自稳态的低电平和高电平变为自身暂稳态的高电平和低电平。

4.控制时序

时序如图5所示,在0-t1时刻, VoVi,LM311输出高电平,单稳态触发器221A被产生的上升沿触发,1/Q翻转为低电平,控制开启A/D转换,1Q由低电平翻转为高电平,并在保持(t2-t1)时间后跳回低电平,从而产生一个下降沿,触发下级单稳态触发器221B翻转。

5.硬件电路与软件调式结果

模拟展宽电路的输入信号、输出信号仿真结果如图6所示:

通过电压跟随器LM358B得到的输出信号,输出跟随输入信号变化,波形不变,幅度为1.5V。

本文设计的新型核电子学实验系统峰值保持电路,具有对脉冲信号展宽实验长,峰值保持效果好等显著优点,可以对后续模数转换电路提供有效的采集信号,提高了核电子学实验的效果,通过改进也可以在真正的核信号采集仪器仪表中得到应用。

参考文献:

[1]贾文懿.核地球物理仪器[M].北京:原子能出版社,1998.

通信电子电路范文第4篇

关键词通信电子线路;高频电子线路;卓越工程师;项目式;教学模式;工程实践

哈尔滨工程大学通信电子线路课程是电子信息类重要的主干课程,理论课56学时,实践性环节32学时,其中基础实验16学时,课程设计16学时,均为独立设课一人一组。课程的主要目的是:通过实验使学生深入掌握通信系统中发送设备和接收设备的结构及电路组成,培养学生通信电路的设计、调试技能,增强学生的工程实践能力,培养学生的创新意识,提高分析问题和解决问题的能力。该课程重要主要有以下3个原因:1)通信电路涉及的工作频率高和电路的非线性,增加了实验难度和抽象性,工艺要求高,工程上难以实现;2)通信技术和芯片的迅速发展,为实验提出新要求,要不断跟踪技术发展,更新实验内容;3)历年大学生电子设计竞赛都有通信类赛题,影响或引导着该课程的教学改革。因此射频电路设计与制作是人们普遍感到棘手的难题,射频工程师也受到用人单位的青睐,通常都是高薪聘用。但是该课程实验却不尽人意,课程实验都习惯于使用实验箱[1-2],开设验证性实验,不能破解上述面临的3个难题。随着“卓越工程师教育培养计划”[3-5]在全国的实施与推广,很多高校都在进行实验教学的改革[6-9],增设综合设计性实验和创新实验,这类实验对于学生来说既有综合性又有探索性,主要侧重于所学理论知识的灵活运用,对于提高学生的工程实践能力非常有益,这是当前电子线路实验发展的趋势。哈尔滨工程大学通信电子线路教学课程组一直致力推进实验教学改革[10-12],与时俱进地探索“卓越工程师”培养导向下如何更有效开展研究性实验教学,提升人才质量。通过4年的改革实践,基于“一提二指导三牵引”思路,提出了课程设计“项目式过程质量控制方法”,教学效果良好,切实提升了课程设计的人才培养质量。

1项目式过程质量控制方法

哈尔滨工程大学通信电子线路课程设计是在修完16学时的基础实验之后,在第6学期开设。基础实验侧重于单元电路级电路,而课程设计注重培养学生系统电路的设计、调试技能,包含5个综合设计性实验选题,分别为调幅发射系统的设计、调频发射系统的设计、调幅接收系统的设计、调频接收系统的设计、自定义实验项目。每个实验项目均安排16学时,根据难易程度分为3个等级A、B、C,3个等级分别赋予1.0、0.9、0.8的权重,学生可根据自身情况自由选择其中的一个项目。其中自定义实验项目(A级)是学生自拟题目、自选实验方案,通常都是采用先进的芯片,针对电子设计竞赛开展的专题模块设计与制作,如集成调频接收机的设计、高频锁相信号源的设计等,具有一定的挑战性,为能力强的学生提供了一个高端出口,这类题目通常得到支持。为充分保证课程设计的培养目标得到实施,基于“一提二指导三牵引”思路,课题组2012年提出“项目式过程质量控制方法”,如图1所示。“一提”是指对课程设计提出明确的技术指标要求,如对发射机提出发射功率、整机效率、调制指数等技术指标要求,对接收机提出接收机灵敏度、接收机选择性等技术指标要求;“二指导”是指课内指导和课外指导,课内指导多在前导课和计划内学时实施,课外指导是学生课外科技活动指导,可能涉及“超纲”问题,涉及学生感兴趣的问题,可以挖掘学生的潜能;“三牵引”是指“科研项目”思维牵引、工程实践能力牵引、创新研究能力牵引。

2项目式过程质量控制的实施

2.1“项目”立题

“项目”立题是引导学生进行“项目式”研究的第一环,立题必须科学严谨,要提出明确的“项目”技术指标要求。技术指标的提出不应仅仅局限于理论教学范畴,还应贴近工业实践,与实际应用接轨。课程设计提供的4个综合设计性实验项目,分别为调幅发射系统的设计、调频发射系统的设计、调幅接收系统的设计、调频接收系统的设计,内容已基本覆盖了理论课程知识点,发射系统提出发射频率、发射功率、整机效率等技术指标,接收系统提出接收频率、选择性、灵敏度等技术指标。实验立题时,就定位于将通信电子线路课程设计建设成真正意义上的系统设计型实验,实验中碰到的问题都是实际项目所面临的问题,实验内容不仅仅涉及通信电子线路课程,还涉及模拟电子技术及射频技术,有的问题甚至超越了理论课程范畴,对教师的教学科研能力提出了很高的要求。

2.2前导课

由于课程设计是要求学生自主完成“项目”(一人一组),学生面对“项目”时会难以入手,因此设置前导课(不占学时)就显得必要了。所谓前导课是在开课之前集中讲授60~90分钟,有两个意义,一是讲设计概论,教给学生设计思路;二是讲自主式项目学生要做好哪些准备工作。前导课内容重要,要求每个学生必须到位。开学之初,课程组教师分别为16个班480名学生集中讲授前导课,学生都如约而至,认真听课做记录,课后还和教师展开交流与咨询。通过前导课向学生引入系统的概念,分析一个项目完成的思维方法,引导学生培养科学的“科研项目”思维,首先根据技术指标要求,设计电路,并采用EDA软件论证设计的合理性,然后焊接、调试电路,进而改进电路,提高系统的技术指标要求。在前导课中要求学生应该根据个人情况选择适合自己难度的选题,独立完成项目,锻炼个人实践能力。

2.3“项目”设计

1)确定选题。按照实验分级化的思路,每次实验至少会有A、B、C难度不同的选题,学生可根据自己的实际情况选择。2)制定设计方案。根据选题要求的技术指标,完成电路原理图的设计和元件参数的计算。3)EDA仿真论证设计的合理性。对设计完成的电路原理图,利用Multisim软件进行仿真,验证所设计电路是否够满足设计要求,进一步优化设计[9];同时也使学生熟悉EDA工具软件。这一点很重要,因为有些用人单位很看重学生是否会使用仿真工具,因此仿真成为学生需要掌握的一项基本技能。4)撰写完成设计报告,自拟实验步骤,设计实验测试表格,完成预习思考题,列出元件表等。课程提出明确要求,没有仿真电路、设计报告不能上实验课。

2.4实验操作

进入实验室焊接、调试电路是锻炼学生实践能力的重要一环。指导教师要严格要求,鼓励学生独立自主完成实验,对于实验过程中学生碰到的问题给予启发式指导,引导学生自己分析问题、解决问题。技术指标是评价学生完成情况的重要依据,因此针对学生测试数据及技术指标完成情况,指导教师可探究性提出一些改进方案,引导学生进一步改进设计,研究如何提升系统技术指标。这个过程可促使学生理论结合实践,对学生能力提升有很大意义。学生完成实验操作后,实验数据须交指导教师当场签字。由于是一人一组独立完成实验项目,学生在期间很少出现随便走动、交头接耳的情况,现场秩序井然。当然,由于题目难度较大,或者学生自愿选择指标更高的项目,我们不要求一定在16学时完成,超学时不影响成绩,实验室开放运行,学生可随时进入实验室,创造了自主实验、研究问题的氛围。

2.5成绩评定

如何对学生的实验情况进行很好的评定,如何对每个学生给出客观、公正的实验成绩,从而保证实验教学效果,一直是实验课程的难题。目前课程设计成绩评定由设计报告(25)、实验操作(60)、总结报告(15)3部分组成。2.5.1实验报告实验报告整体包含设计报告和总结报告两部分。针对设计报告和总结报告,课程组已提出统一格式要求和评分标准,实验电路参数设计、实验数据处理、实验结果分析3部分在报告成绩占较大比值。2.5.2“项目”验收学考核指标,严把“项目式”验收关,通过考核“逼迫”学生进行研究性实验,是项目式过程质量的关键。目前课程组有5位教师,如何避免教师个人差异对教学效果造成的影响一直是课程组思考的问题。基于课程组情况,严把实验出口关(实验考核)是最为可行的方式,即不论实验教师是谁,对学生考核要求是统一的,达到基本要求才能过关(教学“合格品”把关,底线),根据技术指标情况比拼优秀(教学“高质量品”把关,提升),激发优秀学生开展真正“项目式”研究。针对实验操作考核,课程组提出研制一体化通信测试平台,可以快速、标准化地测量学生实验完成的技术指标情况,可明显提高实验效率,为实验成绩的评定提供一个客观、统一标准。另外,课程组在实验成果的验收手段上进行了改革,制作了相应的发射机和接收机用来检验学生的实验成果,不论是做发射系统的学生还是做接收系统的学生,不仅有实验数据和波形,还可亲耳听到自己制作的接收机或发射机所收发的音乐,使学生有了实验的成就感,提高了学生实验的兴趣,这种教学方法在学生中受到了好评。

2.6竞赛“项目”延伸学习

由于课程设计学时有限,通过计划内学时只能向学生引入“科研项目”思维,让学生对科研项目过程有一定认识和感受。为了充分培养学生工程实践能力,学校建设了全开放自助式实验室,实验室提供必要的仪器及基本元器件,学生可以进入实验室完成科研立项及竞赛项目。课题组教师非常重视学生的后续培养,积极鼓励和支持学生参与大学生电子设计竞赛。在电子设计竞赛准备期,课题组教师指导学生制作低噪声放大器、宽带放大器、混频器、直接频率合成信号发生器等通信电路模块,设计完成更高性能指标的发射接收系统。通过参与电子设计竞赛,学生的工程实践能力、创新能力都有了很大的提高。在历年的大学生电子设计竞赛中,课题组教师指导学生完成通信电路方向的选题,竞赛成绩都稳居黑龙江省第一,多次获全国大学生电子设计竞赛一等奖和二等奖。

3结束语

课程组以培养“卓越工程师”为导向深化课程内容和教学模式建设,经过4年教学实践,基于“一提二指导三牵引”理念,提出“项目式过程质量控制方法”,构建了一个标准化的课程设计教学模式。通信电子线路课程设计的开设培养了学生项目研究思维,切实提高了学生工程实践能力、创新能力,受到了学生一致好评。学生马春华在课程总结中写到“高频电子线路课程设计让我体验了一个项目的开展过程,整个过程下来自己学会了很多东西,特别是开拓了自己思维,收获很大”。学生王巨震在课程总结中写到“课程设计的项目式要求激发了我的实验欲望,通过一步步提高技术指标,让我体会到了实验的成就感,让我知道以后如何开展科研项目,希望实验课程都能这样”。通信电子线路实验课程在2013年和2015年都获评为“哈尔滨工程大学实验示范课程”,给我校其他课程设计类课程的开设提供了一个很好的借鉴。希望课程建设成果也能为全国其他高校课程改革提供一定借鉴和帮助!

参考文献

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[2]马英.高频电子线路实验箱利弊的思考[J].实验科学与技术,2007,5(2):87.

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[11]宫芳,高敬鹏.“高频电子线路”研究性教学的探索与实践[J].中国电力教育,2010(25):106-107.

通信电子电路范文第5篇

【关键词】微课通信电子线路教学改革应用

引言

受多方面外在因素的干扰,通信工程专业通信电子线路教学还存在一些问题,这就应加强通信电子线路教学现状分析力度,并在微课的支持下改善通信电子线路教学缺陷,全面落实通信电子线路教学改革的目标,彰显微课教学实用价值。而且在微课的支持下,还能提升学生学习兴趣,进一步促使通信工程专业通信电子线路教学改革顺利开展。

1.通信电子线路教学现状

就目前来看,通信工程专业通信电子线路教学缺陷主要表现在以下几个方面:第一,目前专业课教学的学时一直在压缩,而课程的知识点依旧很多,集中授课效率表面看上去有所提高,实则不然。在课堂讲授大纲知识点学时紧张,想要利用一些实物演示激发学生的兴趣更是没有时间。课堂上学生的专注力持续时间不会太长,课堂上高强度的授课在一定程度上提高了课堂效率,但实质上信息扩容效果却不尽如人意。在学时有限而学生吸收曲线不断下降的矛盾中,真正的课堂效率也在下降。第二,由于通信电子线路科目中涉及的知识点较为抽象,造成学生学习各项知识点的兴趣低下。如果不能有效改善这一现状,必然导致通信电子线路教学出现问题,严重影响通信电子线路科目在通信工程专业中所占比重,对于通信工程专业学生综合素质培养也有极大的影响。

2.微课在通信电子线路教学改革中的应用

为促使通信电子线路教学改革顺利开展,就应在其中引入一系列现代化教学模式,针对性解决通信电子线路教学中不合理的地方,确保通信电子线路教学改革能够满足通信工程专业综合教学要求。从通信电子线路教学改革的角度出发,微课在其中的应用主要表现在以下几个方面:

2.1延长通信电子线路教学学时

为保证学生更好的学习通信电子线路知识,不仅需要考虑通信电子线路教学形式,还应在微课的支持下延长通信电子线路教学学时,不断提升通信电子线路科目集中教学效率,据此改善通信电子线路教学时间不足的问题。而且在通信电子线路教学改革中引入微课教学模式,还可以将一系列教学内容转化成微视频,在课堂某一时间段展开集中教学,避免学生在学习相关知识时出现注意力不集中的问题,这对于提升通信电子线路教学效率和教学改革作用效果也起到非常重要的作用。不仅如此,在通信电子线路教学中还可以将微课教学与实物教学结合到一起,有效处理通信电子线路固有教学缺陷,只有这样才能提高通信电子线路教学效率,落实通信电子线路教学改革的目标。

2.2提高学生学习兴趣

对于通信电子线路教学来说,保证学生学习兴趣显得尤为重要。只有这样才能促使学生按照教师指导学习各项知识点,据此改善通信电子线路教学中不合理的地方。对于通信电子线路科目中较为抽象的知识点来说,教师就可以从学生现有思维模式的角度出发将抽象的知识点转化成微视频,并在微视频条件下开展通信电子线路教学,优化调整通信电子线路教学缺陷,使得通信电子线路教学改革能够满足我国教育行业发展要求。与此同时,还应将微课教学与理论教学结合到一起,强化理论教学在通信电子线路实际教学中的作用效果,使得学生按照规定的步骤学习各项知识点。凸显通信电子线路教学改革优势,逐步提升学习学习各类知识点的兴趣。对于学生在学习相关知识点时出现的兴趣低下问题来说,还可以从微课的角度出发制定合理改善措施,继而实现通信电子线路教学效率提升的目标。