ADS在通信電子線路課程項目化教學(xué)中的應(yīng)用

李世文 鄧小丁

摘要：通信電子線路這門課具有是公式多、概念難等特點。針對這些問題采用項目化教學(xué)和ADS虛擬仿真相結(jié)合的教學(xué)方式，這樣有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。從具體的實踐中來看，我們把項目化教學(xué)和ADS仿真教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使得課程的信息量更大，有助于學(xué)生對通信電子線路中的相關(guān)知識的理解，同時在實際教學(xué)過程中看，學(xué)生積極性也很高，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：通信電子;ADS;項目化教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）20-0137-02

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1 引言

《通信電子線路》這門課難度較大，它的先修課程主要有模擬電路和數(shù)字電路，后續(xù)課程主要有微波、專業(yè)綜合等課程。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，我們一般是采用理論教學(xué)和實驗箱中的驗證性實驗相結(jié)合的方式，這種試驗箱的驗證性實驗，雖然對學(xué)生理解相關(guān)概念有一定作用，但是對于提高學(xué)生的電路設(shè)計能力、實踐能力很有限，同時這種方式的實驗前期投入比較大。

在實際的教學(xué)中采用Multisim和ADS相結(jié)合來進行教學(xué)是一種較好的選擇，ADS可以從頂層開始先進行功能性驗證，然后逐級往下設(shè)計，很符合現(xiàn)階段項目式教學(xué)的思路。所以本文主要介紹ADS在通信電子線路項目化教學(xué)中的應(yīng)用，虛擬仿真我們以一個放大器的設(shè)計為例，介紹ADS仿真技術(shù)的引入對我們課堂教學(xué)的積極意義。

2 根據(jù)實踐和知識體系確定課程項目

2.1 課程的實踐體系和知識體系

《通信電子電路》這門課知識點分散、難度大。主要內(nèi)容包括串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、調(diào)制解調(diào)、功率放大等內(nèi)容及應(yīng)用。

通信電子電路內(nèi)容較為枯燥，加上難度大，時間久了學(xué)生就會失去信心和興趣。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，本次課在內(nèi)容設(shè)計上，應(yīng)用“教學(xué)做”一體化過程中，讓學(xué)生邊做邊學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容的知識，在做中學(xué)，這樣學(xué)生通過完成一個項目的基礎(chǔ)上掌握通信電子電路中的所涉及的相關(guān)知識內(nèi)容，這些內(nèi)容有串聯(lián)諧振電路，并聯(lián)諧振電路，高頻功率放大，高頻振蕩器，調(diào)制電路和解調(diào)電路等內(nèi)容，這樣學(xué)生不是為了學(xué)知識而學(xué)知識，而是通過親自做一些有趣的通信電子項目，從而將通信電路中的相關(guān)知識貫穿在其中，也了解了上課中的內(nèi)容在具體實踐中的應(yīng)用的重要作用，詳見下圖1。

2.2 課程實踐項目載體選取

本課程根據(jù)課程的實踐體系和知識體系，從無線接收機和無線發(fā)射機兩個角度來分析和考慮，我們從這兩個方向出發(fā)設(shè)計一個綜合貫穿項目—“無線發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的制作與測試”，具體實施以較為簡單的電路制作、測試分析作為知識理解和掌握的手段。

3 ADS軟件在通信電子線路中的應(yīng)用

ADS是美國安捷倫公司推出的一款電路設(shè)計工具，學(xué)生首先可以在ADS中進行功能驗證和仿真設(shè)計，有利于學(xué)生對通信電子電路的理解，利用該工具學(xué)生可以快捷地設(shè)計出相應(yīng)的電子電路，從而利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力、解決問題和分析問題的能力。

3.1 ADS仿真電路的制作

本文用ADS設(shè)計一款放大器為例，說明其在通信電子線路中的應(yīng)用前景。圖2為該采用三極管的放大電路，該三極管型號為MMBR941，主要用于低噪聲、高增益的小信號放大器。

DC_Block為隔直通交電容，C1為旁路電容，電阻R1、R4、R5為直流偏置電阻，在ADS中對學(xué)生完成上圖的繪制，提高電路圖的繪制一方面學(xué)生可以熟悉該工具的使用，

3.2 ADS的仿真結(jié)果分析

ADS仿真分析主要包括直流分析、瞬態(tài)分析、高頻SPICE分析、諧波平衡分析、電子仿真分析等。圖3為S參數(shù)的Smith圓圖。Smith圓圖主要反映回波損耗的反射情況，S11向內(nèi)收斂表示其反正隨頻率越來越大，電路損耗也越來越大。

電路的穩(wěn)定性分析，如果電路絕對穩(wěn)定需要系數(shù)大于1，如果小于1表示電路不穩(wěn)定，需要通過電路匹配設(shè)計，讓電路穩(wěn)定。

通過電路的仿真分析，電路可以更加直觀地展現(xiàn)出來，學(xué)生可以從繁重的計算中解放出來，把主要精力集中在對理論知識理解和電路的分析等方面。

同時可以通過仿真軟件可以很方便對電路的相關(guān)元器件和參數(shù)做調(diào)整，這樣可以綜合判斷電路的具體情況，比如在本例中就可以通過仿真判斷電路的匹配情況、電路的穩(wěn)定性等情況，根據(jù)具體情況再進行相應(yīng)的調(diào)整。所以通過仿真可以把書上很難理解的知識點形象地表現(xiàn)出來，這樣在具體的教學(xué)中就可以取得較為理想的效果，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

4 學(xué)生根據(jù)仿真情況進行實際電路的制作

電路仿真主要是為了功能驗證、相關(guān)的參數(shù)計算和電路性能的判斷，電路仿真是設(shè)計的第一步，好的電路是設(shè)計出來的，不能僅僅停留在仿真階段。所以在電路仿真驗證之后，需要在實際電路的制作和調(diào)試。所以學(xué)生在完成各個電路模塊的仿真設(shè)計之后，根據(jù)仿真的情況進行電路的設(shè)計，各個模塊可以在萬能板中驗證和設(shè)計。各模塊驗證設(shè)計之后，把各模塊組裝起來就可以構(gòu)成一個完整的具有發(fā)射功能和接收功能的系統(tǒng)。下圖4為學(xué)生實際進行項目制作。

它包括有調(diào)諧放大、功率放大、調(diào)制和解調(diào)等模塊電路，學(xué)生通過實際的操作可以進一步提高學(xué)習(xí)的興趣，同時學(xué)生在實際制作和調(diào)試的時候會碰到很多新的問題，例如學(xué)生的焊接水平、操作儀器的熟練程度等。同時通過具體實物的制作，可以提高學(xué)生的成就感，極大地培養(yǎng)了獨立思考和分析問題的能力。

5 結(jié)束語

本文以項目化教學(xué)為切入地、結(jié)合ADS等虛擬仿真等工具，讓學(xué)生制作了一款具有發(fā)射和接收功能的電子系統(tǒng)。通過項目化教學(xué)可以把通信電子線路中的各種零碎的知識點串起來，在學(xué)生心中形成一個整體的概念，讓學(xué)生學(xué)習(xí)更具目的性。通過采用ADS等仿真工具，可以讓學(xué)生對自己的電路進行提前驗證分析相關(guān)性能指標，然后根據(jù)各個模塊進行設(shè)計和相關(guān)參數(shù)調(diào)整。最后在仿真驗證之后，在電路板中制作一款具有收發(fā)功能的電子系統(tǒng)。從學(xué)生學(xué)習(xí)的情況來看，采用這種教學(xué)方法取得了一定的教學(xué)效果。

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【通聯(lián)編輯：王力】