基于“全真+仿真”的《高频电子技术》实验设计分析
摘 要:本文针对本校《高频电子技术》实验教学中存在的若干问题,从教学内容和教学方法等方面进行了仔细分析研究。对《高频电子技术》实验教学的现状,提出了高频实验教学应采用的方法及手段,从而提高教学质量,使学生在日益激烈的竞争中占有更多的优势。
关键词:高频电子技术 全真 仿真
中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)08(a)-0125-01
《高频电子技术》是电子信息类专业重要的专业课程,更是从事通信、电子等相关领域人员必须了解的基本知识,有很强的理论性、工程性和实践性。该课程以非线性电路为主,主要内容涉及:信号放大、信号产生、频率变换、调制与解调、反馈控制电路等类容。传统的《高频电子技术》实验的指导思想是以单元电路实验作为基础,逐步学习实验原理、电路的测试方法、仪器仪表的使用等基础知识,然后掌握单元电路的学习方法。
通过对高职院校学生的学生的调查发现,高职院校学生具有形象思维强、逻辑思维差的特点,这也决定了学生的学习兴趣取向,绝大多数学生喜好实验实训、喜欢动手操作而不喜欢枯燥的理论学习。因此,传统的全真实验已不能适应高职院校学生的特点了,本文以笔者所在学院的《高频电子技术》实验为依托,简单分析高频各个实验的特点以及介绍我院采用的实验模式。
1 《高频电子技术》实验作用
《高频电子技术》实验既是验证理论正确性的手段之一,更是展现学生动手能力和吸引学生学习兴趣的有效途径之一。因此《高频电子技术》实验在职业院校起到了不可替代的作用。
2 《高频电子技术》实验现状
《高频电子技术》是我院通信技术、应用电子技术等专业必修课,故该课程开设班级较多,实验室负荷大,伴随出现了仪器仪表灵敏度降低、仪器损坏、测试数据不能验证理论正确性等一系列问题。仪器的损坏不仅不能验证理论正确性,而且打击了学生学习的积极性,这与开设实验目的相悖。
3 《高频电子技术》实验分析
为了解决以上问题,我院采用了“全真+仿真”的实验模式,下面对我院采用的“全真+仿真”的实验模式做个简单的分析。
3.1《高频电子技术》实验不宜全部采用全真实验
我院若全部利用高频设备全真实验,存在如下弊端:随着设备的使用时间增加,设备老化日益严重、旋钮调节不灵敏、维护投入大、无法保证能验证每个实验的准确性、各组实验测量数据相差大、学生学习积极性降低。
3.2 《高频电子技术》实验不宜全部采用仿真实验
高频仿真实验可以利用EWB和Multisim两种软件相结合的方式完成,不仅可以验证理论的正确性,还可以教授学生使用软件的目的。但是如果全部采用仿真实验也有很多弊端,如:不能锻炼学生动手能力,缺乏对仪器仪表的操作,导致学生毕业后很难满足企业用人要求。
由以上分析可知,《高频电子技术》实验采用全真与仿真相结合模式,可以优势互补。要使本实验更好地为《高频电子技术》课程服务,我们需要分析本课程每个实验的特点,然后根据实际情况确定用仿真实验或者全真实验完成。
(1)“小信号谐振放大器”,由于全真实验调谐比较困难,调谐不准确,且高频小信号容易受到元器件分布参数的影响,会导致误差增大,每组测试数据差别很大,实验效果达不到预期要求,无法验证理论的正确性,因此本实验建议仿真实现。
(2)“高频功率放大器”,全真实验电路模块共三级,前两级由小信号谐振放大器构成,同样面临调谐问题,故建议本实验也用仿真。
(3)“LC正弦波振荡器”全真实验时只要振荡部分连接电容的导线足够短,整个实验效果还是相当好,故本实验无须仿真,建议用全真实验完成。
(4)“石英晶体振荡器”振荡频率由石英晶体固有频率决定,受其他参数影响小,故该实验在全真实验条件下效果较好,无须仿真,建议用全真实验完成。
(5)“振幅调制器”全真实验时考虑到需要先产生两个信号(低频调制信号和高频载波信号),然后还需调节调制输入端和载波输入端的平衡,整个过程耗时较多,经过多个学期的总结分析,本实验在两课时内不能完成,很多数据测试不完,从而无法验证实验的正确性,故本实验建议仿真。
(6)“调制信号的解调”实验可以由两种方法实现,分别是:“二极管包络检波器”和“同步检波器”。第一种方法采用“同步检波器”实现,本方法需要由标准信号发生器产生载波信号、低频信号发生器产生低频调制信号,再由“振幅调制器”产生普通调幅信号,并需要输入与载波同频同相的信号才能实现检波。此种方法检波耗时较多,测试内容在两课时内不能完成,故实际实验时这种方法只是让学有余力的同学完成,对其他同学并不做要求；第二种方法采用“二极管包络检波器”实现,本方法只需要利用标准信号发生器产生普通调幅信号,输入到输入端,利用二极管的单向导电性和电容的充放电功能实现检波,在全真实验条件下能很好实现检波。并且可以通过调制参数很好地观察二极管包络检波器所特有的两种失真(惰性失真和负峰切割失真)。综上所述,本实验无须仿真,建议用全真实验完成。
(7)“变容二极管调频”实验在全真实验条件下虽然可以实现调频,但是以现有的实验器材条件观察不到波形,无法让学生直观了解调频,不能验证理论的正确性,故本实验建议仿真。
(8)“斜率鉴频器”实验在全真实验条件下原理复杂,信号在鉴频过程中不能直观观察,实验理论性较强,不能吸引学生学习兴趣,故本实验建议仿真。
4 结语
我院通过两年的“全真+仿真”的实验模式改革实践,证明了采用这种实验模式的优越性。
(1)降低了全真实验室和仿真实验室的实验负荷,给全真实验室和仿真实验室的维护维修留了充足的时间,保证了每个实验都能顺利、准确完成。
(2)带动了学生学习积极性,既让学生增强了实际动手能力,也让学生学习了现代科学技术的结晶—— 仿真软件的使用,让学生在日益激烈的竞争中占有更多的优势。
(3)通过对实验现象和实验数据的分析,充分证明了每个知识点的准确性,让理论知识更加严谨。
参考文献
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[2]杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计[M].哈尔滨工程大学出版社,2001.
[3]管荣强.关于电子信息工程专业高频实验的改革[J].大科技,2010(12).