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微波電子線(xiàn)路課程教學(xué)設(shè)計(jì)

發(fā)布日期： 2012-11-20 發(fā)布：  

  2012年第30期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要 微波電子線(xiàn)路課程是一門(mén)電子專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。對(duì)微波電子線(xiàn)路課程的教學(xué)進(jìn)行研究和探討，教學(xué)實(shí)踐證明其有效性。
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　　關(guān)鍵詞 微波電路；教學(xué)實(shí)踐；教學(xué)效果
　　中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671—489X（2012）30—0056—02
　　1 課程特點(diǎn)
　　微波電子線(xiàn)路課程是一門(mén)研究在微波頻段工作的電子器件及其電路組成的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。微波電子線(xiàn)路一般泛指構(gòu)成微波系統(tǒng)中各種功能模塊的元器件與電路結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)為微波有源電路。隨著微波半導(dǎo)體材料技術(shù)和工藝水平的發(fā)展，先后出現(xiàn)半導(dǎo)體二極管、砷化鎵金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、PIN二極管和變?nèi)莨艿任⒉ò雽?dǎo)體器件，并在微波系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。這種以半導(dǎo)體為核心組成的微波電子線(xiàn)路稱(chēng)為微波固態(tài)電路。在微波半導(dǎo)體器件發(fā)展的同時(shí)，又研制出微波混合集成電路（MIC）和單片微波集成電路（MMIC），同時(shí)，低噪聲集成電路、大規(guī)模和超大規(guī)模微波集成電路發(fā)展迅速，中功率微波發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)固態(tài)化，但是大功率微波振蕩和放大必須依靠微波電真空器件，比如行波管、速調(diào)管、磁控管等。這些微波器件在雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星地面站等得到廣泛應(yīng)用。
　　微波電子線(xiàn)路課程所學(xué)習(xí)的內(nèi)容具有應(yīng)用廣泛、技術(shù)難度高、內(nèi)容更新較快的特點(diǎn)，這要求微波電子線(xiàn)路課程的教學(xué)要不斷地探索和研究，以適應(yīng)微波頻段電子裝備教學(xué)和工作的需要。
　　該課程的學(xué)習(xí)可以采用微波技術(shù)的分析方法，從電磁場(chǎng)的角度去分析，但是比較復(fù)雜；也可以等效成電路去分析，這是習(xí)慣的分析方法，在分析過(guò)程中做一些等效和近似在工程上是允許的，是不影響本質(zhì)的。學(xué)習(xí)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)物理概念原理分析、重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)以及最新技術(shù)發(fā)展在課程中的體現(xiàn)。教學(xué)方法體現(xiàn)啟發(fā)性，重視知識(shí)能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，注重實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
　　根據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求，該課程教學(xué)時(shí)間為30大綱學(xué)時(shí)。依據(jù)該課程的課程標(biāo)準(zhǔn)、課程設(shè)計(jì)，理論教學(xué)20學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)時(shí)10學(xué)時(shí)；授課方式上采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，理論教學(xué)上突出崗位任職所需的基礎(chǔ)理論，借助實(shí)際微波器件的應(yīng)用介紹，分析微波電子器件和微波設(shè)備的發(fā)展前景。通過(guò)邊講解邊實(shí)踐的方式，，加深學(xué)員的理解。
　　具體進(jìn)度：為了方便學(xué)習(xí)和知識(shí)的交流，首先對(duì)微波傳輸線(xiàn)理論和其他微波無(wú)源元器件組成微波無(wú)源電路進(jìn)行回顧復(fù)習(xí)；對(duì)微波無(wú)源器件及等效電路，簡(jiǎn)要介紹一下微波電抗元件、連接元件、終接元件、衰減器和移相器、阻抗匹配器和變換器以及定向耦合器、微波濾波器諧振器、微波鐵氧體等的特點(diǎn)和運(yùn)用。
　　對(duì)微波有源器件分4個(gè)模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)。
　　第一個(gè)模塊的內(nèi)容是微波頻率變換器（混頻器），主要介紹頻譜搬移的原因、原理及工作過(guò)程。采用數(shù)學(xué)的方法對(duì)頻率變換的原理進(jìn)行定量分析，并結(jié)合實(shí)際的頻率變換電路進(jìn)行講解。進(jìn)而介紹微波混頻器件即微波二極管工作原理，重點(diǎn)分析微波混頻器的特性和主要技術(shù)指標(biāo)，介紹各種微波混頻器的工作原理，最后討論微波混頻器的鏡像回收。
　　第二個(gè)模塊內(nèi)容是微波晶體管放大器，主要介紹微波晶體管低噪聲放大器。與低頻放大器相比，微波放大器是采用S參量作為分析和設(shè)計(jì)放大器的主要網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，說(shuō)明S參數(shù)（分布參數(shù)）與集總參數(shù)的區(qū)別、微波雙極型晶體管低噪聲放大器和微波場(chǎng)效應(yīng)管低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法、使用特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合，討論以雙極型晶體管放大器為主。
　　第三個(gè)模塊內(nèi)容是微波控制器件與微波控制電路。微波控制器件是組成微波控制電路的重要部件，主要講述微波控制電路及其應(yīng)用，包括微波開(kāi)關(guān)、數(shù)字移相器、電調(diào)衰減器、微波調(diào)制器及限幅器等。微波控制元件有微波半導(dǎo)體器件和微波鐵氧體器件，重點(diǎn)內(nèi)容是微波PIN二極管的原理及其組成。
　　最后一個(gè)模塊內(nèi)容是微波電真空器件。盡管近年來(lái)微波半導(dǎo)體器件得到迅速發(fā)展，微波電真空器件仍然有存在的必要性。主要介紹三大電真空器件即磁控管、速調(diào)管、行波管的結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用特點(diǎn)。
　　3 教學(xué)方法設(shè)計(jì)
　　教學(xué)改革的核心是教學(xué)方法的改革，教學(xué)方法要體現(xiàn)在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中。在教學(xué)方法上，基于任職教育學(xué)員底子薄、基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)水平參差不齊的現(xiàn)狀，力求避免單純的注入式，改用啟發(fā)式、討論式、答辯式的教學(xué)方法。將課堂講授、課內(nèi)討論、課外自學(xué)、技能訓(xùn)練等合理結(jié)合，把教學(xué)過(guò)程分為課題引入、設(shè)疑激學(xué)、講練結(jié)合、精選例題、總結(jié)鞏固等環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。課題引入階段盡量由設(shè)計(jì)實(shí)例或工程實(shí)際問(wèn)題引入課題，即在介紹一些重要章節(jié)前，列舉一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例或工程實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)分析、設(shè)計(jì)，引入相關(guān)知識(shí)和理論，等學(xué)員的興趣被調(diào)動(dòng)起來(lái)，并產(chǎn)生諸多疑問(wèn)時(shí)再進(jìn)行內(nèi)容講解。而有實(shí)驗(yàn)條件的內(nèi)容要爭(zhēng)取進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，講練結(jié)合。即將課堂講授與技能訓(xùn)練合理結(jié)合起來(lái)，有些教學(xué)內(nèi)容可以安排在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中進(jìn)行，邊講邊練，講練結(jié)合。邊講邊練主要用于介紹微波電路工作原理后，由學(xué)員對(duì)電路的功能及外部特性進(jìn)行測(cè)試；講練結(jié)合則是由學(xué)員根據(jù)微波電路的功能對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試后，由教師和學(xué)員對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行討論，歸納總結(jié)，以加深對(duì)理論的理解。這樣，將教學(xué)過(guò)程放在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中，有利于學(xué)員實(shí)現(xiàn)由感性到理性的自然過(guò)渡，在邊學(xué)邊練中更深刻地領(lǐng)會(huì)所學(xué)知識(shí)，在頭腦中建立起理論與實(shí)際的聯(lián)系，使學(xué)員逐步提高學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐技能，引導(dǎo)學(xué)員將基本理論、基本分析方法應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題。
　　4 考核方式設(shè)計(jì)
　　該課程的教學(xué)以提高學(xué)員的綜合能力素質(zhì)為最終目標(biāo)，考核方式采用對(duì)教學(xué)全過(guò)程綜合評(píng)估，具體考核環(huán)節(jié)包括4個(gè)環(huán)節(jié)：課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、創(chuàng)新能力和課程結(jié)束考試。在4個(gè)方面進(jìn)行加權(quán)，綜合評(píng)估后得出學(xué)習(xí)成績(jī)。
　　1）課堂表現(xiàn)：根據(jù)學(xué)員的課堂表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括學(xué)員功能的積極性、互動(dòng)性、課堂回答問(wèn)題的質(zhì)量等。重點(diǎn)考查學(xué)員學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂表現(xiàn)等情況。
　　2）實(shí)驗(yàn)成績(jī)：實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的定位在于使學(xué)員加深對(duì)理論的理解和增強(qiáng)實(shí)踐能力。通過(guò)觀(guān)察學(xué)員實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、規(guī)范性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)科目的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　3）創(chuàng)新能力：由于微波電子線(xiàn)路是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，創(chuàng)新能力通過(guò)學(xué)員的小制作和參與科技創(chuàng)新活動(dòng)等情況來(lái)評(píng)估�？己酥攸c(diǎn)在于學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的掌握以及相應(yīng)的實(shí)踐能力。
　　4）課程結(jié)束考試：課程結(jié)束考試主要考查對(duì)微波器件、電子電路的理論知識(shí)的理解掌握情況和綜合應(yīng)用能力。
　　5 教學(xué)效果分析
　　微波電子線(xiàn)路課程已經(jīng)在雷達(dá)、通信等專(zhuān)業(yè)的多個(gè)教學(xué)班進(jìn)行講授，從教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)員對(duì)微波電子線(xiàn)路的有關(guān)理論有了深入的認(rèn)識(shí)，順利地從集總參數(shù)的低頻電子線(xiàn)路跨入分布參數(shù)的微波器件和微波電子線(xiàn)路的分析運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)技巧、動(dòng)手能力得到鍛煉和加強(qiáng)。存在的問(wèn)題主要是有的課易放難收，學(xué)員在討論中思維縱橫捭闔，天馬行空，致使教學(xué)任務(wù)完不成；課堂教學(xué)的內(nèi)容豐富了，學(xué)員的基礎(chǔ)知識(shí)掌握得又不夠牢。但總的說(shuō)來(lái)，收獲總是多于問(wèn)題。該課程教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施培養(yǎng)了學(xué)員的創(chuàng)新精神和多元化思維，學(xué)員的成長(zhǎng)與進(jìn)步非常顯著。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[3]姬憲法，王寧.MATLAB方法在雷達(dá)原理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].學(xué)周刊，2009（2）：155—156.

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