微波电子线路课程教学设计

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微波电子线路课程教学设计

发布日期： 2012-11-20 发布：  

  2012年第30期目录       本期共收录文章20篇

　　摘要 微波电子线路课程是一门电子专业的专业基础课。对微波电子线路课程的教学进行研究和探讨，教学实践证明其有效性。
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　　关键词 微波电路；教学实践；教学效果
　　中图分类号：G642.4 文献标识码：B 文章编号：1671—489X（2012）30—0056—02
　　1 课程特点
　　微波电子线路课程是一门研究在微波频段工作的电子器件及其电路组成的专业基础课。微波电子线路一般泛指构成微波系统中各种功能模块的元器件与电路结构，也称为微波有源电路。随着微波半导体材料技术和工艺水平的发展，先后出现半导体二极管、砷化镓金属半导体场效应管、PIN二极管和变容管等微波半导体器件，并在微波系统中获得广泛的应用。这种以半导体为核心组成的微波电子线路称为微波固态电路。在微波半导体器件发展的同时，又研制出微波混合集成电路（MIC）和单片微波集成电路（MMIC），同时，低噪声集成电路、大规模和超大规模微波集成电路发展迅速，中功率微波发射机实现固态化，但是大功率微波振荡和放大必须依靠微波电真空器件，比如行波管、速调管、磁控管等。这些微波器件在雷达、通信、导航、卫星地面站等得到广泛应用。
　　微波电子线路课程所学习的内容具有应用广泛、技术难度高、内容更新较快的特点，这要求微波电子线路课程的教学要不断地探索和研究，以适应微波频段电子装备教学和工作的需要。
　　该课程的学习可以采用微波技术的分析方法，从电磁场的角度去分析，但是比较复杂；也可以等效成电路去分析，这是习惯的分析方法，在分析过程中做一些等效和近似在工程上是允许的，是不影响本质的。学习过程中强调物理概念原理分析、重视实践能力的培养以及最新技术发展在课程中的体现。教学方法体现启发性，重视知识能力、素质的协调发展，注重实践能力和创新能力的培养。
　　2 教学内容设计
　　根据人才培养方案的要求，该课程教学时间为30大纲学时。依据该课程的课程标准、课程设计，理论教学20学时，实践学时10学时；授课方式上采用理论和实践相结合的教学方式，理论教学上突出岗位任职所需的基础理论，借助实际微波器件的应用介绍，分析微波电子器件和微波设备的发展前景。通过边讲解边实践的方式，，加深学员的理解。
　　具体进度：为了方便学习和知识的交流，首先对微波传输线理论和其他微波无源元器件组成微波无源电路进行回顾复习；对微波无源器件及等效电路，简要介绍一下微波电抗元件、连接元件、终接元件、衰减器和移相器、阻抗匹配器和变换器以及定向耦合器、微波滤波器谐振器、微波铁氧体等的特点和运用。
　　对微波有源器件分4个模块进行学习。
　　第一个模块的内容是微波频率变换器（混频器），主要介绍频谱搬移的原因、原理及工作过程。采用数学的方法对频率变换的原理进行定量分析，并结合实际的频率变换电路进行讲解。进而介绍微波混频器件即微波二极管工作原理，重点分析微波混频器的特性和主要技术指标，介绍各种微波混频器的工作原理，最后讨论微波混频器的镜像回收。
　　第二个模块内容是微波晶体管放大器，主要介绍微波晶体管低噪声放大器。与低频放大器相比，微波放大器是采用S参量作为分析和设计放大器的主要网络参数，说明S参数（分布参数）与集总参数的区别、微波双极型晶体管低噪声放大器和微波场效应管低噪声放大器设计方法、使用特点与应用场合，讨论以双极型晶体管放大器为主。
　　第三个模块内容是微波控制器件与微波控制电路。微波控制器件是组成微波控制电路的重要部件，主要讲述微波控制电路及其应用，包括微波开关、数字移相器、电调衰减器、微波调制器及限幅器等。微波控制元件有微波半导体器件和微波铁氧体器件，重点内容是微波PIN二极管的原理及其组成。
　　最后一个模块内容是微波电真空器件。尽管近年来微波半导体器件得到迅速发展，微波电真空器件仍然有存在的必要性。主要介绍三大电真空器件即磁控管、速调管、行波管的结构、工作原理和应用特点。
　　3 教学方法设计
　　教学改革的核心是教学方法的改革，教学方法要体现在整个课堂教学过程中。在教学方法上，基于任职教育学员底子薄、基础差、学习水平参差不齐的现状，力求避免单纯的注入式，改用启发式、讨论式、答辩式的教学方法。将课堂讲授、课内讨论、课外自学、技能训练等合理结合，把教学过程分为课题引入、设疑激学、讲练结合、精选例题、总结巩固等环节进行教学实践。课题引入阶段尽量由设计实例或工程实际问题引入课题，即在介绍一些重要章节前，列举一个设计实例或工程实际问题，通过分析、设计，引入相关知识和理论，等学员的兴趣被调动起来，并产生诸多疑问时再进行内容讲解。而有实验条件的内容要争取进行现场教学，讲练结合。即将课堂讲授与技能训练合理结合起来，有些教学内容可以安排在实验、实训中进行，边讲边练，讲练结合。边讲边练主要用于介绍微波电路工作原理后，由学员对电路的功能及外部特性进行测试；讲练结合则是由学员根据微波电路的功能对电路进行测试后，由教师和学员对测试结果进行讨论，归纳总结，以加深对理论的理解。这样，将教学过程放在实验、实训中，有利于学员实现由感性到理性的自然过渡，在边学边练中更深刻地领会所学知识，在头脑中建立起理论与实际的联系，使学员逐步提高学习能力和实践技能，引导学员将基本理论、基本分析方法应用于解决实际问题。
　　4 考核方式设计
　　该课程的教学以提高学员的综合能力素质为最终目标，考核方式采用对教学全过程综合评估，具体考核环节包括4个环节：课堂表现、实验成绩、创新能力和课程结束考试。在4个方面进行加权，综合评估后得出学习成绩。
　　1）课堂表现：根据学员的课堂表现进行评价，包括学员功能的积极性、互动性、课堂回答问题的质量等。重点考查学员学习态度、课堂表现等情况。
　　2）实验成绩：实验环节的定位在于使学员加深对理论的理解和增强实践能力。通过观察学员实验的科学性、规范性，根据实验科目的完成情况进行评价。
　　3）创新能力：由于微波电子线路是一门实践性很强的课程，创新能力通过学员的小制作和参与科技创新活动等情况来评估。考核重点在于学员对理论知识的掌握以及相应的实践能力。
　　4）课程结束考试：课程结束考试主要考查对微波器件、电子电路的理论知识的理解掌握情况和综合应用能力。
　　5 教学效果分析
　　微波电子线路课程已经在雷达、通信等专业的多个教学班进行讲授，从教学效果来看，学员对微波电子线路的有关理论有了深入的认识，顺利地从集总参数的低频电子线路跨入分布参数的微波器件和微波电子线路的分析运用，实验技巧、动手能力得到锻炼和加强。存在的问题主要是有的课易放难收，学员在讨论中思维纵横捭阖，天马行空，致使教学任务完不成；课堂教学的内容丰富了，学员的基础知识掌握得又不够牢。但总的说来，收获总是多于问题。该课程教学设计的实施培养了学员的创新精神和多元化思维，学员的成长与进步非常显著。
　　参考文献
　　[1]周道雷.任职教育理论与实践研究[M].北京：军事科学出版社，2009.
　　[2]张宝书.军队院校教育学[M].北京：军事科学出版社，2006.
　　[3]姬宪法，王宁.MATLAB方法在雷达原理课程教学中的应用[J].学周刊，2009（2）：155—156.

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