以问题为导向的“通信电子线路”课程教学探讨

王 玮，孙 鹏，崔建华

（1.郑州大学 信息工程学院，河南 郑州 450001；2.洛阳师范学院物理与电子信息学院，河南 洛阳 471934）

“通信电子线路”是电子信息类学科的一门重要的专业基础课，其先修课程为“电路”“低频电子线路”“信号与系统”等，同时与“通信原理”“电磁场与电磁波”“天线”等课程密切相关。该课程的主要目标是让学生熟悉模拟无线通信系统的组成，掌握无线通信系统中高频电路的设计分析方法[1]。

本课程是继“电路”和“低频电子线路”课程后的第三门电路类课程，虽然学生已经建立了电路类课程的整体概念，但“电路”和“低频电子线路”课程中的电路分析是基于线性的分析方法，而高频电路涉及的大多是非线性电路，采用何种分析方法，学生仍感觉到无从下手。课程中涉及的电路和模块以及分析方法较多[2]，学生不能灵活地结合具体方法去分析实际电路，不清楚在分析过程中为什么要进行近似，什么条件可以近似等一系列的问题。为了解决这些问题，本文讨论了如何在教学过程中采取以系统为核心和以问题为导向的方法来提高教学质量，使学生在学习过程中理解所学电路模块在系统中的作用，从而帮助学生提高学习效率，激发学生对课程的学习热情，并提高课程的学习效果，对后续课程学习奠定了重要的基础，实现课程学习目标。

一、以问题为切入点的课程开篇—绪论的学习

“通信电子线路”课程主要讲授的是无线通信系统中高频电路的原理、线路和分析方法。课程开篇，就要建立好系统的概念，结合实际生活中的例子如调频广播或是手机等，引出问题，无线通信系统是如何进行通信的？在不断提问与回答中激发学习的热情，使得学生明晰了无线通信系统的基本组成框图，进而对于课程内容有了整体系统的认识。学生在此过程中，了解了为什么学习本课程？学什么？以及如何学？提出和发现问题是创新的起点和基础，知识积累和知识创新则是基于问题学习的必然成果。

二、以问题为主导的单元电路的分析与学习

课程的各个章节，大多数是以无线通信系统中的某一单元电路为题。学习每章具体电路前，需要构建这样一个问题，单元电路在通信系统中处于一个什么样的位置和地位？通过问题把章节中的知识点串联起来，可以使学生对复杂电路有较清晰的初步认识，而且通过提问的方式可以提高学生在课程中的参与度。下面通过高频谐振放大器为例说明以问题为主导的单元电路的分析与学习。

首先在具体学习和分析高频放大电路前，启发式提出这样一个问题，学过的放大器有哪些？学生们自然能回答出低频小信号放大器和低频功率放大器，进而引出高频谐振放大器的类别：高频小信号放大器和高频功率放大器。自然而然接下来，学生们就会自己提出这样的问题，这四类放大器有什么异同？通过学生们讨论分析可以得出这样的结论：高频谐振放大器多采用谐振回路做负载，而低频则采用电阻或变压器做负载。随之一系列问题接踵而来，为什么高频小信号放大器为甲类放大器而高功放为丙类？如何保证丙类放大器输出信号不失真？同样为了高效率输出大功率，为什么低功放不采用丙类放大器？伴随着这些问题的解决，高频谐振放大器的功能、工作原理及具体电路就会立现眼前。学生在不断提出问题和搜寻答案中会轻而易举地获取知识，在此过程中又激发了学生们的学习热情，提高了学习效率。

三、以问题为驱动培养学生应用相关知识分析具体电路的能力

在教学过程中，如何在潜移默化中培养和提高学生探索、分析问题的能力，进而不断提高电路设计与创新思维能力是一个非常重要的问题[3]。当前一个常见的情况是，教师针对某个知识点讲解电路时，学生感觉能听懂、会分析，但是相关知识应用到系统具体电路中，很多学生却不知如何下手。这也意味着，学生很难用所学的理论知识来解决实际问题。下面通过高功放的振幅特性为例说明教学中通过问题驱动融合相关课程知识进而激发学习的能动性。

高功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅时，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。问题1：学习它的振幅特性的目的是什么？问题2：随着激励信号振幅的变化，高功放的工作状态如何变化？问题3：放大振幅调制信号和放大频率调制信号，高功放应该工作在哪种状态下？问题4：为什么放大振幅变化的高频信号时，应工作在乙类状态？通过以上一系列的问题讨论，学生们分析并掌握了随着激励信号振幅由小到大变化时，高功放的工作状态由欠压、临界到过压的变化规律及输出信号电流、电压、功率和效率的变化特性。

通过了解振幅特性并结合前面高频功放具体电路分析可知，AM信号的振幅是随着时间变化而变化的，其振幅的变化反映了其携带的消息，所以在放大过程中要保持AM信号的变化规律。根据高功放的振幅特性可知，工作在欠压状态，其输出的电流是随着输入振幅的变化而变化的；相对应的FM信号是等幅调频信号，在放大过程中如果有干扰使其振幅发生变化，我们希望能去除干扰保持等幅特性，而高功放如果工作在过压状态，其输出电流振幅与输入信号振幅的变化无关，所以FM信号应工作在过压状态。由此分析后，得出如下结论：放大AM信号时高功放应工作在欠压状态；放大FM信号时高功放应工作在过压状态。

对于放大振幅变化的高频信号时，应工作在乙类状态这一问题，是结合了高频功放的动特性、导通角与激励、导通压降以及静态偏置电压的关系得到的，具体分析如下：

由（1）、（2）式可知要想使输出基极电流Ic1与激励输入电压振幅Ubm呈线性关系，在Ubm变化过程中导通角θ应保持不变。而由（3）式看出导通角θ与激励电压Ubm有关，只有在导通电压等于偏置电压时，即E'b=Eb，θ=π/2（也即乙类状态）时，激励电压Ubm变化，导通角θ不变。

通过对以上问题的层层分析与解答，学生掌握了高功放的振幅特性并能够应用到工程实践中。

四、结语

本文针对“通信电子线路”课程的特点，对其理论教学方法进行了探索研究，提出了“以问题为导向”的教学思路，激发学生对通信电子线路的学习热情，提高课程的教学效果。通过设定问题并启发学生独立思考，进而鼓励学生提出探究性问题，随后通过课上讨论及课下查阅资料对问题进行论证，增强学生在学习中的能动性，加深学生对无线通信电子线路的理解和掌握，提升了课程的教学质量。