電子信息工程中高頻電子線路的實驗

梁韶華++羅俊琦

摘 要隨著無線通信技術(shù)的高速進步，高頻電子線路應(yīng)用頻率不斷增加，社會對“高頻電子線路”課程教學(xué)工作提出了更高的標準及要求。為了最大程度地培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用技能，強化“高頻電子線路”課程的教學(xué)效果，應(yīng)當要構(gòu)建工程應(yīng)用背景下“高頻電子線路”教學(xué)模式。筆者結(jié)合工作經(jīng)驗與相關(guān)理論知識，在本文中探討了工程應(yīng)用背景下“高頻電子線路”在課程教學(xué)研究中的應(yīng)用，供讀者參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】高頻電子線路 工程應(yīng)用 教學(xué)

1 引言

“高頻電子線路”是電子信息工程及通信工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程。讓學(xué)生學(xué)習“高頻電子線路”的目的是培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)優(yōu)化無線電通信技術(shù)的能力。在實際的教學(xué)工作中，不少學(xué)生反映“高頻電子線路”課程的學(xué)習難度較大，因此筆者在下文中就“高頻電子線路”教改工作提出一些實質(zhì)性的建議。

2 仿真電子

經(jīng)驗表明，若希望能最為有效地完成二極管功率放大、二極管調(diào)頻及發(fā)射綜合電路設(shè)計工作，則必須在電路設(shè)計過程中對各級功能電路的相關(guān)性能指標進行認真、合理的分析，并且要做好關(guān)于各類電子元器件參數(shù)的計算工作，如此方能最大程度地提升電路調(diào)試的成功率。

在初步設(shè)置好各類參數(shù)后，由于高頻電子線路復(fù)雜程度高、回路信號頻率相對較高，因此仿真運算的運算量將十分龐大，參量優(yōu)化工作的難度極高。部分設(shè)計者在電路調(diào)試過程中，由于OrCAD所提供的Probe板塊能夠非常有效方便地確定相關(guān)測量點信號的波形是否存有失真現(xiàn)象，在斷定某個測量點波形發(fā)生失真后可重復(fù)性地對各類元器件參數(shù)進行優(yōu)化。應(yīng)當看到，綜合電路的調(diào)試工作具有較高的難度，并且一般需要耗費大量的時間，電路設(shè)計人員必須要明確這一點。通常情況下，如果綜合電路中某一個測量點的性能不能滿足相關(guān)的規(guī)范標準，則會對整個電路造成巨大的影響。筆者認為，為了最為有效地提升線路設(shè)計工作的效率，應(yīng)當由每一功能分立級電路的獨立性設(shè)計工作開始，隨之開展一級級的關(guān)聯(lián)優(yōu)化工作 ，這是因為與低頻電子線路相較，高頻電子線路的預(yù)算量更為龐大且呈高量級變化，與此同時，在設(shè)計高頻電子線路的過程中要注意照顧到各類元器件及接線分布阻抗。

3 “高頻電子線路”實驗

（1）列出5個與調(diào)頻發(fā)射接收模塊、調(diào)幅發(fā)射接收模塊相關(guān)的實驗主題，選擇其中一個實驗主題來開展相應(yīng)的實驗工作。

（2）依據(jù)相關(guān)實驗指導(dǎo)書指定的步驟來開展驗證性的實驗工作，對電路的各項參數(shù)的含義及組成要素進行了解與理解，基于此得出有關(guān)的實驗結(jié)果，隨后將電路創(chuàng)新型設(shè)計及復(fù)原設(shè)計的任務(wù)交給學(xué)生。

（3）依照已設(shè)計完畢的電路對電子元器件的型號加以明確，盡快地制定相應(yīng)的元器件清單，參閱清單后將購買清單中電子元器件的任務(wù)交給學(xué)生，如此能夠促使學(xué)生主動地查閱相關(guān)資料，提升學(xué)生的動手能力。

（4）在電路焊接工作結(jié)束后開展電路測試工作，目的是獲得相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。在獲得實驗數(shù)據(jù)后將其與由驗證性實驗獲得的數(shù)據(jù)進行比較分析。應(yīng)當對兩種數(shù)據(jù)的誤差進行計算，并盡快確定誤差存在的具體原因。

4 高頻電路仿真實驗的實現(xiàn)

高頻電子線路仿真實驗對于高頻電路教學(xué)工作具有重要的現(xiàn)實意義，因此要做好高頻電子線路的仿真實驗設(shè)計工作，從而提升高頻電子線路教學(xué)工作的質(zhì)量與效率，具體操作如下：

4.1 模擬通信系統(tǒng)仿真實驗

就目前狀況而言，SMULNK工具能夠較為便利地將相關(guān)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為軟件模型，從而開展動態(tài)仿真工作。依據(jù)有關(guān)的模擬通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建包含接收、發(fā)射在內(nèi)的通信系統(tǒng)并開展控制界面的設(shè)計工作。在界面上除了可以選擇各類調(diào)制模式，還能設(shè)置所選擇的調(diào)制方式的觀測波形及相應(yīng)的參數(shù)。顯示存儲波形及存儲當前波形數(shù)據(jù)等功能能夠用來對比參數(shù)改變時波形的變化，在對比過程中，學(xué)生能進一步強化不同參數(shù)對系統(tǒng)影響的認識。可以看到，控制界面的設(shè)計能夠最大程度地提升系統(tǒng)的可操作性及可視性。

4.2 電路仿真實驗

就目前而言，PSPICE是最優(yōu)秀的通用電路模擬軟件，其被廣泛應(yīng)用于高頻電子線路教學(xué)工作之中。下文將重點介紹PSPICE軟件在高頻電子線路仿真實驗中的應(yīng)用：

4.2.1 發(fā)射機電路的仿真實驗

在發(fā)射機電路仿真實驗過程中，應(yīng)當做好發(fā)射機系統(tǒng)層次原理圖的構(gòu)建工作，圖1即為發(fā)射系統(tǒng)層次原理圖。對原理圖中每個組成框圖進行雙擊即可看到構(gòu)成此框圖的電路圖。筆者以載波發(fā)生器的電路仿真實驗為例（見圖2），在實驗過程中對此種電路開展仿真分析工作。

依據(jù)仿真基極偏置電阻變化時，相關(guān)晶體管發(fā)射極電流的變化曲線來展開仿真實驗設(shè)計工作，在電路設(shè)計過程中，結(jié)合上述變化曲線來確定最佳的靜態(tài)偏置電阻值。

此外，應(yīng)當了解反饋系數(shù)對振搗器起振時間的具體影響。在實際操作過程中，需要結(jié)合所取電容的不同數(shù)值來對比反饋系數(shù)對起振時間的變化規(guī)律。最后，借助PSPICE軟件的傅里葉分析功能來對輸出信號的頻譜進行觀測。

4.2.2 接收機電路的仿真實驗

應(yīng)當看到，針對接收機的仿真實驗一般針對二極管包絡(luò)檢波器檢波失真及小信號調(diào)諧放大器的性能來設(shè)計。圖3即為小信號調(diào)諧放大器的仿真電路圖。筆者在獲得電路的諧振曲線后，要求學(xué)生對仿真結(jié)果進行說明，例如分析當放大器輸入信號的幅度趨向過大狀態(tài)時，會有何種現(xiàn)象發(fā)生？

5 結(jié)語

“高頻電子線路”是一門知識點較多、難度較大的課程，學(xué)生學(xué)習起來較為吃力。做好“高頻電子線路”在課程教學(xué)研究中的應(yīng)用工作極為必要，通過創(chuàng)新課程教學(xué)方法與優(yōu)化考核機制能夠培養(yǎng)出適應(yīng)工程應(yīng)用背景的通信人才，從而促進通信工程行業(yè)的長足進步。

參考文獻

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作者簡介

梁韶華（1967-），女 ，廣西壯族自治區(qū)欽州市人。理學(xué)碩士。職稱：講師。研究方向為電路系統(tǒng)及電子技術(shù)應(yīng)用、無線遙控、高等教育等。

作者單位

欽州學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)欽州市 535011