ADS在通信电子线路课程项目化教学中的应用

李世文 邓小丁

摘要：通信电子线路这门课具有是公式多、概念难等特点。针对这些问题采用项目化教学和ADS虚拟仿真相结合的教学方式，这样有利于学生的学习。从具体的实践中来看，我们把项目化教学和ADS仿真教学相结合的教学方式，有利于提高学生学习的积极性，使得课程的信息量更大，有助于学生对通信电子线路中的相关知识的理解，同时在实际教学过程中看，学生积极性也很高，具有一定的参考价值。

关键词：通信电子;ADS;项目化教学

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）20-0137-02

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1 引言

《通信电子线路》这门课难度较大，它的先修课程主要有模拟电路和数字电路，后续课程主要有微波、专业综合等课程。在传统的教学中，我们一般是采用理论教学和实验箱中的验证性实验相结合的方式，这种试验箱的验证性实验，虽然对学生理解相关概念有一定作用，但是对于提高学生的电路设计能力、实践能力很有限，同时这种方式的实验前期投入比较大。

在实际的教学中采用Multisim和ADS相结合来进行教学是一种较好的选择，ADS可以从顶层开始先进行功能性验证，然后逐级往下设计，很符合现阶段项目式教学的思路。所以本文主要介绍ADS在通信电子线路项目化教学中的应用，虚拟仿真我们以一个放大器的设计为例，介绍ADS仿真技术的引入对我们课堂教学的积极意义。

2 根据实践和知识体系确定课程项目

2.1 课程的实践体系和知识体系

《通信电子电路》这门课知识点分散、难度大。主要内容包括串联谐振电路、并联谐振电路、调制解调、功率放大等内容及应用。

通信电子电路内容较为枯燥，加上难度大，时间久了学生就会失去信心和兴趣。为提高学生学习的兴趣，本次课在内容设计上，应用“教学做”一体化过程中，让学生边做边学习相关内容的知识，在做中学，这样学生通过完成一个项目的基础上掌握通信电子电路中的所涉及的相关知识内容，这些内容有串联谐振电路，并联谐振电路，高频功率放大，高频振荡器，调制电路和解调电路等内容，这样学生不是为了学知识而学知识，而是通过亲自做一些有趣的通信电子项目，从而将通信电路中的相关知识贯穿在其中，也了解了上课中的内容在具体实践中的应用的重要作用，详见下图1。

2.2 课程实践项目载体选取

本课程根据课程的实践体系和知识体系，从无线接收机和无线发射机两个角度来分析和考虑，我们从这两个方向出发设计一个综合贯穿项目—“无线发射系统和接收系统的制作与测试”，具体实施以较为简单的电路制作、测试分析作为知识理解和掌握的手段。

3 ADS软件在通信电子线路中的应用

ADS是美国安捷伦公司推出的一款电路设计工具，学生首先可以在ADS中进行功能验证和仿真设计，有利于学生对通信电子电路的理解，利用该工具学生可以快捷地设计出相应的电子电路，从而利于培养学生的电路设计能力、解决问题和分析问题的能力。

3.1 ADS仿真电路的制作

本文用ADS设计一款放大器为例，说明其在通信电子线路中的应用前景。图2为该采用三极管的放大电路，该三极管型号为MMBR941，主要用于低噪声、高增益的小信号放大器。

DC_Block为隔直通交电容，C1为旁路电容，电阻R1、R4、R5为直流偏置电阻，在ADS中对学生完成上图的绘制，提高电路图的绘制一方面学生可以熟悉该工具的使用，

3.2 ADS的仿真结果分析

ADS仿真分析主要包括直流分析、瞬态分析、高频SPICE分析、谐波平衡分析、电子仿真分析等。图3为S参数的Smith圆图。Smith圆图主要反映回波损耗的反射情况，S11向内收敛表示其反正随频率越来越大，电路损耗也越来越大。

电路的稳定性分析，如果电路绝对稳定需要系数大于1，如果小于1表示电路不稳定，需要通过电路匹配设计，让电路稳定。

通过电路的仿真分析，电路可以更加直观地展现出来，学生可以从繁重的计算中解放出来，把主要精力集中在对理论知识理解和电路的分析等方面。

同时可以通过仿真软件可以很方便对电路的相关元器件和参数做调整，这样可以综合判断电路的具体情况，比如在本例中就可以通过仿真判断电路的匹配情况、电路的稳定性等情況，根据具体情况再进行相应的调整。所以通过仿真可以把书上很难理解的知识点形象地表现出来，这样在具体的教学中就可以取得较为理想的效果，也提高了学生的学习兴趣和热情。

4 学生根据仿真情况进行实际电路的制作

电路仿真主要是为了功能验证、相关的参数计算和电路性能的判断，电路仿真是设计的第一步，好的电路是设计出来的，不能仅仅停留在仿真阶段。所以在电路仿真验证之后，需要在实际电路的制作和调试。所以学生在完成各个电路模块的仿真设计之后，根据仿真的情况进行电路的设计，各个模块可以在万能板中验证和设计。各模块验证设计之后，把各模块组装起来就可以构成一个完整的具有发射功能和接收功能的系统。下图4为学生实际进行项目制作。

它包括有调谐放大、功率放大、调制和解调等模块电路，学生通过实际的操作可以进一步提高学习的兴趣，同时学生在实际制作和调试的时候会碰到很多新的问题，例如学生的焊接水平、操作仪器的熟练程度等。同时通过具体实物的制作，可以提高学生的成就感，极大地培养了独立思考和分析问题的能力。

5 结束语

本文以项目化教学为切入地、结合ADS等虚拟仿真等工具，让学生制作了一款具有发射和接收功能的电子系统。通过项目化教学可以把通信电子线路中的各种零碎的知识点串起来，在学生心中形成一个整体的概念，让学生学习更具目的性。通过采用ADS等仿真工具，可以让学生对自己的电路进行提前验证分析相关性能指标，然后根据各个模块进行设计和相关参数调整。最后在仿真验证之后，在电路板中制作一款具有收发功能的电子系统。从学生学习的情况来看，采用这种教学方法取得了一定的教学效果。

参考文献：

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[3] 刘玉龙，李晓辉，刘乃安，等.“高频电子线路”可视化教学方法研究[J]. 电气电子教学学报，2016，38（2）：102-105.

【通联编辑：王力】