董延 彭荣群
【摘 要】为了适应社会的需要，各高校的理工类学科专业都在逐步实施面向工程教育的教学改革，而实践环节的改革则是其中最重要的一个环节。为了加强学生的实践能力，我们对通信电子线路的课程实验和课程设计进行了改革，使其更具有可扩充性，提高了综合实验能力，结合电子电路EDA工具的使用，对教材的理论知识与实际实验电路之间差距进行了弥补，一方面能够充分利用课余的时间，另一方面也发挥了学生的主动性，提高了学习兴趣。
【关键词】通信电子线路；实验改革；课程设计；EDA
随着我国高等教育的不断普及和提高，如何解决传统的教育模式与社会需求之间的脱节愈来愈引起重视，国家为此提出了面向工程教育的改革方针，要求培养不仅具有扎实的理论知识，更要具有较强的工程实践能力、具有良好的综合素质的工程人才。我们在教学实践中也尝试以此为目标，对通信工程专业的课程教学、实验教学、课程设计进行改革，从锻炼工程实践能力角度出发，最关键的就是课程的实践环节的改革。
通信电子线路是通信工程专业的一门重要的技术基础课程，具有较强的理论性，同样具有较强的实践性。而且面向工程教育的改革方案以缩短理论学时，加强实践锻炼为手段，这就要求实践环节不仅能够完成验证性的实验，而且还要能够锻炼学生的综合设计能力，达成对课堂教学的延伸和补充。通信电子线路实践环节的改革从以下三个方面来入手。
1 完善实验内容
大学实验课程的学时是教学计划限定的，如何提高这个时间的效率是首要问题，也即希望学生在实验时间内除了完成计划安排的实验以外，还可以自己完成多个知识点相关联的综合性的实验内容，为此，我们事先必须准备好充分的实验电路模块和资料，把通信电子线路各个知识点都作为一个具有独立功能的实验环节来处理，准备许多单元电路供实验使用。
比如，选频电路模块包括LC串并联谐振电路、常用低通滤波器和带通滤波器、集总参数选频滤波器等；正弦波振荡器模块包含LC电感反馈式振荡器和各种三端式振荡器、以及晶体振荡器等；小信号谐振放大模块包含单调谐放大器、双调谐放大器及其自动增益控制电路；混频器依据原理包含二极管平衡乘法器、二极管双平衡乘法器、三极管混频器和模拟IC乘法电路；功率放大器含有丙类谐振功率放大器、宽带功率放大器等；通信系统中最重要的调制与解调也是实验中的重点内容，线性调制系统的AM调制、DSB调制、SSB调制，线性解调的相干解调（模拟乘法器同步检波）与非相干解调（二极管峰值包络检波器），非线性调制系统的FM信号发生器、FM叠加型相位鉴频器、FM乘积型相位鉴频器、双失谐回路斜率鉴频器等。这些独立的电路模块通过合理的组合可以完成许多不同的实验内容，允许学生发挥想象自己设计实验内容。
对于部分典型的实验，在实验指导书上予以详细的讲解，这些实验有高频小信号放大器实验、二极管平衡式混频器实验、三极管变频实验、三端式正弦波振荡器实验、晶体振荡器实验、功率放大器实验、AM调制与解调、FM调制与解调等。除此以外，实验指导书还提供了综合性的实验方案供参考，如幅度调制发射机实验、超外差式无线电接收机实验、调频无线对讲机实验和锁相环频率合成器实验等。
2 仿真结合实验
计算机仿真技术在教学和实践中得到广泛应用，电子电路EDA工具有许多，最经典的是Spice[1]，它于1972年诞生在美国加州大学伯克利分校，经過多年的演进优化，现在的主要版本是Cadence公司的OrCAD PSpice，许多EDA工具中的仿真部分如Multisim、Tina Pro都是基于Spice的再开发。
如图所示是通信电子线路实验基本模块里的二极管单平衡乘法器与二极管双平衡乘法器的PSpice仿真电路及输出，而观测各个节点的波形可以使学生更好的掌握其工作原理。
在传统的实验教学中存在一个问题，由于教材中的原理性电路与实验的实际电路之间差别较大，通常为了讲解这些实际电路的原理要占用很多的实验时间并且学生还不得要领，在实验教学改革实践过程中，我们认为这个工作交给EDA来完成是非常有效的，在实验准备环节对实际电路的进行简单讲解，由学生在课余时间完成实验电路的仿真工作，一方面对电路的工作原理有了更深的认识，另一方面在做实际电路实验的过程中对于电路的各种可能现象有了预判，这种改进措施不仅可以提高实验的效率，还可以提高学生的学习兴趣。
3 加强课程设计
通信电子线路实践教学改革的另一个环节是课程设计，课程设计的目的是为了使学生加深对所学的通信电路知识的理解，使学生能比较扎实地掌握通信电子线路课程的基础知识和基本理论，掌握通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练、初步的科学研究方法训练和实践锻练，增强分析问题和解决问题的能力。
课程设计应该尽量发挥学生的主动性，自行设计电路，自拟实验方案，部分单元电路可以采用实验室提供的实验模块电路。结合前面所述的综合性实验内容与电路仿真分析，课程设计的题目是以完成一个小型的具备发射和接收能力通信系统为目标[2]。
（1）调幅发射系统的设计，要求学生掌握调幅发射机的原理，AM信号的产生方式，要求具有功率放大能力。如果学生具有较强的能力，可以继续完成SSB信号的发射机，具体可以参考业余无线电台的技术资料。
（2）调幅接收系统的设计，要求学生掌握超外差式接收的原理，掌握AM信号解调的方法，可以在此基础之上添加自动增益控制等电路以实现更好的接收效果。
（3）调频发射系统的设计，要求学生能够掌握FM发射机原理，FM信号的产生方式，可以采用直接调频，亦可采用间接调频，同样要求具备功率放大的能力。
（4）调频接收系统的设计，要求学生掌握接收机的结构，FM信号的不同的解调方式。在此基础上可以采用调频负反馈等改进电路形式以提高接收机的性能。
以上系统仅提出粗略的指标要求，并不限制学生采用的电路形式，可以采用分立元件，亦可采用集成电路。
麻雀虽小、五脏俱全，通过发射系统和接收系统具体电路的设计与实现，基本覆盖了通信电子线路课程的主要教学内容，如正弦波振荡器、高频小信号放大器、高频功率放大器、混频电路、幅度调制信号的产生与解调方法、频率调制信号的产生与解调方法和反馈控制电路等，由于课程设计的时间限制，课程设计的题目在学期中间就布置下去，让学生带着课题去学习、去研究，最后以仿真电路的形式提交课程设计成果。
通过对通信电子线路的课程实验和课程设计的教学改革，提高了学生知识获取的效率，取得了较好的效果。
【参考资料】
[1]李永平.PSpice电路设计与实现[M].北京.国防工业出版社.2005：12-13.
[2]杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计[M].哈尔滨.哈尔滨工程大学出版社.2001：53-60.endprint
