射頻工程人才能力培養(yǎng)模式的研究

傅世強(qiáng)，李嬋娟，房少軍

(大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116026)

目前，與無線通信技術(shù)緊密相關(guān)的射頻工程師人才緊缺，不少高校都為此開設(shè)了培養(yǎng)射頻工程人才的一系列課程，并且把射頻工程人才的培養(yǎng)作為本科教學(xué)的重要部分列入教學(xué)計(jì)劃［1-4］。然而，多數(shù)高校對射頻工程人才培養(yǎng)，比較注重知識的傳授，對能力的培養(yǎng)則顯得不足。許多企業(yè)出高薪卻往往聘請不到合格的射頻工程師，其中一個(gè)原因是畢業(yè)學(xué)生不能適應(yīng)企業(yè)環(huán)境，工程應(yīng)用能力差、不能解決企業(yè)的實(shí)際問題。

眾所周知，射頻技術(shù)與其他技術(shù)相比，有其特殊性，掌握這一技術(shù)要求具備較高的實(shí)踐探索能力。因此，在校學(xué)生在課程學(xué)習(xí)之外需要接受一定的實(shí)際訓(xùn)練，才能順利進(jìn)入射頻技術(shù)的大門并為今后的發(fā)展打下基礎(chǔ)。文獻(xiàn)［5］對微波天線應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索，取得了一定成效。本文結(jié)合教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”改革和射頻專業(yè)特點(diǎn)及行業(yè)現(xiàn)狀，以培養(yǎng)學(xué)生的工程認(rèn)知能力、實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新研發(fā)能力為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)“知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的射頻工程應(yīng)用型人才”為目標(biāo)，積極探索“卓越射頻工程師”人才培養(yǎng)的教育模式，以求最終實(shí)現(xiàn)學(xué)校人才培養(yǎng)和企業(yè)實(shí)際需求之間的無縫對接。

1 射頻工程人才的必備素質(zhì)

(1)掌握相關(guān)的文獻(xiàn)檢索、資料管理的基本方法，具有閱讀專業(yè)英文資料的能力。

(2)掌握射頻通信的基本原理和射頻電路及系統(tǒng)的基本知識，具有電路原理設(shè)計(jì)和電路系統(tǒng)分析的能力。

(3)熟練使用射頻類 EDA電路仿真工具(如ADS和HFSS等)，具備射頻電路設(shè)計(jì)與仿真能力。

(4)熟悉射頻電路的制作工藝和加工設(shè)備，具備PCB版圖設(shè)計(jì)能力。

(5)熟悉射頻測試儀器設(shè)備，具備電路測試和調(diào)試分析能力。

(6)熟悉整個(gè)射頻產(chǎn)品開發(fā)的項(xiàng)目流程，可以獨(dú)立設(shè)計(jì)調(diào)試整個(gè)射頻電路，具有較強(qiáng)的分析、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力和較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)合作和敬業(yè)精神。

2 射頻工程人才能力培養(yǎng)模式

2.1 理論課程最優(yōu)化

(1)我們以企業(yè)需求為導(dǎo)向、以培養(yǎng)工程化人才為目標(biāo)，優(yōu)化安排“電磁場理論”、“微波技術(shù)”、“電波天線”和“射頻電路設(shè)計(jì)”等課程的教學(xué)內(nèi)容。這些課程內(nèi)容安排上要有所側(cè)重和取舍。例如，目前微波平面電路已成主流，因此微帶電路方面的內(nèi)容要有所側(cè)重，而波導(dǎo)器件方面的內(nèi)容要有所取舍。

(2)處理好基礎(chǔ)理論課與專業(yè)技術(shù)課之間的關(guān)系。提高課程綜合化程度，構(gòu)建一個(gè)融會貫通、緊密配合和有機(jī)聯(lián)系的課程體系。對專業(yè)技術(shù)課用到的理論課內(nèi)容要講深講透，例如微帶電路設(shè)計(jì)中的介質(zhì)損耗角正切的特征和物理意義，需要在“”電磁場理論“”的課程中結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行講解，它描述的是介質(zhì)損耗的一個(gè)物理量，表征了傳導(dǎo)電流與位移電流的比例，并給出其大小對實(shí)際電路性能的影響。

(3)我們已開設(shè)了“射頻微波集成電路”和“射頻電磁仿真技術(shù)”等任選課。教師能夠?qū)⑿吕碚摵托录夹g(shù)及時(shí)引入，使學(xué)生了解射頻微波領(lǐng)域的發(fā)展趨勢;學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的設(shè)計(jì)理論用電磁軟件模擬驗(yàn)證，變抽象為形象，以加深理解。

2.2 實(shí)驗(yàn)課程工程化

針對企業(yè)對射頻工程人才的實(shí)際要求，采用企業(yè)、系統(tǒng)及工程的觀點(diǎn)，從基于產(chǎn)品開發(fā)過程的角度出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，突出專業(yè)知識的實(shí)用性、綜合性和先進(jìn)性。內(nèi)容安排由淺到深、由基礎(chǔ)訓(xùn)練到設(shè)計(jì)訓(xùn)練、由單元電路研究到射頻系統(tǒng)研究，采用軟硬件結(jié)合的模式使學(xué)生系統(tǒng)地掌握射頻電路設(shè)計(jì)方法。

進(jìn)行射頻微波實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)化建設(shè)，分別設(shè)立與企業(yè)射頻產(chǎn)品開發(fā)流程相一致的仿真實(shí)驗(yàn)室、加工實(shí)驗(yàn)室和測試實(shí)驗(yàn)室;并搭建層次漸進(jìn)的三個(gè)實(shí)踐教學(xué)平臺:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺、工程基礎(chǔ)訓(xùn)練平臺和綜合運(yùn)用實(shí)踐平臺，如圖1所示。

圖1 實(shí)踐教學(xué)平臺及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

在工程基礎(chǔ)訓(xùn)練平臺上，我們提出一種低成本，能夠使學(xué)生動手制作的創(chuàng)新設(shè)計(jì)性射頻微波實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案［6］。其設(shè)計(jì)過程是:①學(xué)生利用所學(xué)知識進(jìn)行射頻器件的設(shè)計(jì)及計(jì)算，以微帶天線設(shè)計(jì)為例，學(xué)生通過理論課所學(xué)知識，進(jìn)行微帶天線的尺寸設(shè)計(jì)和匹配電路設(shè)計(jì)，此階段有助于學(xué)生掌握射頻電路的基本理論;②學(xué)生進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)室，利用ADS和HFSS軟件，進(jìn)行微帶天線的計(jì)算機(jī)建模及電磁仿真。此階段有助于學(xué)生掌握射頻EDA電磁仿真軟件;③學(xué)生來到加工實(shí)驗(yàn)室，利用準(zhǔn)備好的射頻實(shí)驗(yàn)箱(如圖2所示)，自己動手制作微帶天線的電路結(jié)構(gòu)。利用手術(shù)刀和銅箔刻出天線結(jié)構(gòu)，并粘貼到單面微波材料板上，此階段有助于學(xué)生掌握射頻電路的加工和版圖設(shè)計(jì);④學(xué)生到測試實(shí)驗(yàn)室對加工好的微帶天線進(jìn)行電氣指標(biāo)測試和調(diào)試。此階段有助于學(xué)生掌握射頻測試設(shè)備的使用方法;⑤進(jìn)行工程驗(yàn)證，將設(shè)計(jì)好的微帶天線接到RF2000射頻通訊訓(xùn)練系統(tǒng)，替代系統(tǒng)自帶的天線模塊，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。至此幫助學(xué)生熟悉整個(gè)射頻產(chǎn)品的開發(fā)過程。

2.3 課內(nèi)教學(xué)重過程

我們在教學(xué)中堅(jiān)持系統(tǒng)優(yōu)化，穩(wěn)中求新的原則，既能保持核心教學(xué)內(nèi)容的相對穩(wěn)定，又能根據(jù)技術(shù)發(fā)展、企業(yè)需求反饋的信息及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容并與之相適應(yīng)。

圖2 射頻電路設(shè)計(jì)加工實(shí)驗(yàn)箱

我們按照學(xué)生在整個(gè)課程中的實(shí)際表現(xiàn)和能力，綜合評定學(xué)習(xí)成績。具體采用如下做法。

(1)學(xué)生能否對給定的任務(wù)按照要求進(jìn)行文獻(xiàn)檢索和資料整理，成績占5%。

(2)圍繞一個(gè)具體學(xué)習(xí)目標(biāo)，完成4000字左右研究總結(jié)報(bào)告，成績占10%。

(3)在講臺上對自己的學(xué)習(xí)報(bào)告進(jìn)行講述，條理清晰，成績占5%。

(4)實(shí)驗(yàn)課程中實(shí)現(xiàn)一種射頻微波器件，并完成仿真、設(shè)計(jì)、制作和測試，成績占20%。

(5)期末考試成績占60%。

2.4 課外教學(xué)重實(shí)效

要想培養(yǎng)出真正為企業(yè)所需的人才，應(yīng)該走校企合作的模式，將高校的理論教學(xué)與企業(yè)的工程實(shí)踐相結(jié)合。為此，我們建立了射頻工程人才校企聯(lián)合培養(yǎng)和實(shí)踐基地，將學(xué)生進(jìn)入企業(yè)后的培訓(xùn)期和適應(yīng)期提前放在大學(xué)里完成。一方面把企業(yè)里有經(jīng)驗(yàn)的工程師請到學(xué)校，為學(xué)生開展培訓(xùn)課程，傳授設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);另一方面將學(xué)生送到企業(yè)，讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行開發(fā)綜合訓(xùn)練。

學(xué)校還組織學(xué)生成立各種興趣研發(fā)小組、俱樂部等學(xué)生社團(tuán)組織，每年以“學(xué)生指創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目”和“學(xué)生創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目”方式資助，指派教師指導(dǎo)完成;鼓勵(lì)并積極組織開展校內(nèi)各種射頻微波器件設(shè)計(jì)競賽，支持學(xué)生參加國內(nèi)外舉辦的各種射頻微波方面的設(shè)計(jì)大賽，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和迎接挑戰(zhàn)的能力。這些活動都為學(xué)生們提供了機(jī)會去接觸射頻高新科技和產(chǎn)品，也為他們提供了學(xué)習(xí)機(jī)會和展示的平臺，這很有效地補(bǔ)充了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。

3 結(jié)語

本文分析了射頻工程人才必備素質(zhì)，提出了一種面向企業(yè)需求、與企業(yè)射頻產(chǎn)品開發(fā)流程相一致的工程化人才培養(yǎng)模式。通過將理論設(shè)計(jì)、電磁仿真、動手制作、參數(shù)測試和工程實(shí)驗(yàn)融合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，真正使學(xué)生初步了解到如何做一名射頻微波工程師。另外，通過對課程體系的優(yōu)化配置，以及課內(nèi)教學(xué)重過程、課外教學(xué)重實(shí)效的分析，進(jìn)一步給出了培養(yǎng)方案和具體建議。

實(shí)踐證明:通過工程化教學(xué)，學(xué)生普遍認(rèn)為自己的理論應(yīng)用能力有很大提高，所學(xué)的內(nèi)容在企業(yè)實(shí)習(xí)及實(shí)際工作中能夠真正找到用武之地，在就業(yè)等方面具備更強(qiáng)的競爭力。

［1］謝澤明.“射頻電路與天線”課程研究性教學(xué)［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(5):24-25

［2］王云，褚慶昕，涂治紅.射頻電路與天線立體化實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)［J］.北京:中國現(xiàn)代教育裝備，2011，11:124-126

［3］李九生.“微波與射頻技術(shù)”課程新式教學(xué)理念應(yīng)用［J］.濟(jì)南:科技信息，2010，6:9

［4］張?zhí)m，李曉蓉，江愛萍.射頻電路實(shí)踐教學(xué)的探索［J］.北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28(1):150-152

［5］袁海軍等.微波天線應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探索［J］.北京:科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，11:227

［6］房少軍，王鐘葆，傅世強(qiáng).微波無源網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)探索［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(6):81-83