高频电子线路 课程建设概述课件.ppt

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1、1,“高频电子线路” 课程建设 -探索与实践,西安电子科技大学曾兴雯,XIDIAN UNIVERSITY,高频电子线路课程建设,引言,教材与实验,课程性质与特点,改革与实践,课程内容,课程与专业培养方案,结束语,引言,质量工程： 提高教学质量和人才培养质量 精品课程的五个“一流”： 一流教师队伍 一流教学内容 一流教学方法 一流教材 一流教学管理,引言,教学研究（教学改革的基础）教学改革（课程建设的关键）教材建设（课程建设的载体）教师队伍（课程建设的主体）建设规划（入口）效果评估（出口）,精品课程建设的关键：,引言,课程指导思想: 以教学质量为目标，以教学改革为动力，以培养计划为纲，以系统为主

2、线，注重课程内容的基础性、实践性、先进性，精选内容、突出重点、强化实践。,引言,制定科学的建设规划加强教师队伍建设重视教学内容和课程体系改革注重使用先进的教学方法和手段重视教材建设理论教学和实践教学并重建立切实有效的激励与评价机制,引言,我校通信工程学院“高频电子线路”课程主讲教师9人，其中教授4人，副教授4人，讲师1人，博士3人。实验室教师5人，教授1人，副教授（高级工程师）3人，工程师1人。构成了一只学术水平较高、教学经验丰富、结构合理的教师队伍。,课程教师,引言,“高频电子线路”课程2005年被评为陕西省精品课程2009年被评为国家精品课程“电子线路系列课程及教学改革”获1993年国家教

3、学成果二等奖高频电子线路（高等教育出版社，2004年）2007年被评为陕西省优秀教材一等奖,高频电子线路课程建设,引言,教材与实验,课程性质与特点,改革与实践,课程内容,课程与专业培养方案,结束语,课程与专业培养方案,“高频电子线路”是通信工程、电子信息工程等电子信息类专业重要的专业基础课程，有很强的理论性、工程性和实践性，在电子信息类专业中，具有非常重要的地位。了解该课程在专业培养方案的作用和地位，对该门课程的建设和教学工作具有非常重要的意义。,课程与专业培养方案,公共课,基础课,专业基础课,专业课,两课、外语等,高数、物理、计算机系列课程等,电路、信号、模电、数电、数字信号处理、随机信号分

4、析、通信原理等,移动通信、光纤通信、程控交换等,课程与专业培养方案,培养目标,知识体系,课程体系,理论课程体系,实践课程体系,人文素质体系,课程与专业培养方案,根据知识体系确定课程体系课程之间的有机链接注意学科和课程的现状和发展根据专业要求确定课程的教学大纲将科研成果引入教材和课堂,通信系统组成,信源,调制,高频功放,信宿,解调,混频,高放,振荡器,本振,同步,低放,信源编码,信道编码,电波传播与天线,随机信号分析,数字信号处理,网络理论基础,通信工程专业课程体系,高频,通信原理,高数,电路,低频,信号,概率论,课程与专业培养方案,培养方案是人才培养纲领性的文件，彰显本校在该专业培养中的培养目

5、标、优势和特色。了解专业培养方案是讲授课程必不可少的工作。认识本门课程在专业培养中的地位和作用对课程内容的把握和讲授至关重要。,高频电子线路课程建设,引言,教材与实验,课程性质与特点,改革与实践,课程内容,课程与专业培养方案,结束语,课程性质与特点,通信与信息工程专业主干课程“电子线路”课程中最重要、最全面和最复杂的课程 “最有用、最难教、最难学” 的课程,课程的教学目标与任务,本课程的目标与任务是使学生通过本课程的学习，熟悉本课程所述各类部件的组成、特点、性能指标，以及在通信系统中的地位与作用；掌握高频电路中的基本概念、基本原理和基本方法，以及典型电路；看懂一般的实际电路；通过课程内容的学习

6、，能较深刻地理解非线性电路的分析方法及特点；初步建立起信息传输系统的整体概念；了解重要新技术的发展趋势。为后续的专业课的学习打好基础。,通信工程专业课程体系,高频,通信原理,高数,电路,低频,信号,概率论,课程的发展历程,无线电发射设备,高频电子线路,无线电接收设备,电子管电路,通信电子线路,半导体电路,集成电路（SOC）,软件无线电,课程性质与特点,核心专业基础课，具有专业课性质实践性、工程性强，需要经验积累 新器件、新技术发展迅速,课程面临的问题,人才供需矛盾教学内容与教学课时的矛盾 理论课与实验课的矛盾教学资源与学生数量的矛盾,增长73.7%,增长43%,专业数增长情况,课程特点,非线性

7、线性系统x=x1+x2 y=y1+y2非线性系统x=x1+x2 y=？,线性系统h(x),非线性系统h(x),课程特点,路与场 低频 高频 微波 f h参数 y参数 s参数 路 场,课程特点,“高频”不是狭义的高频，而是广义的高频，或者被称为“射频”。 本课程“高频”的频率范围可从几十kHz到几GHz的范围，也就是可以用“路”来实现某种功能的频率范围。,课程特点,单元电路 器件、滤波、放大器、振荡器、调制/解调器、混频器、反馈控制电路等， 分离与集成电路基本概念、原理、电路、分析方法以谐振回路为负载合理的近似,课程特点,电路的通用性较强，本课程中主要以模拟调制与解调为主，但其基本电路大都可以用

8、于数字调制与解调。电路的异同性，可以帮助对高频电路原理和电路的理解和记忆，如低频电路与高频电路、模拟与数字等。,高频电子线路课程建设,引言,教材与实验,课程性质与特点,改革与实践,课程内容,课程与专业培养方案,结束语,课程内容,绪论高频电路基础高频放大器正弦波振荡器振幅调制与解调混频电路频率调制与解调,课程内容,反馈控制电路高频电路新技术整机线路分析与系统设计,课程内容,总体思路： 系统 功能电路 系统注重： 基本概念、基本原理、基本电路、基本分析方法,绪论,主要内容： 通信系统的组成、频段和波段的划分、高频信号的特性、本课程所述各部件在通信系统中的地位与作用、本课程的特点与研究方法。,绪论,

9、基本要求：（1）了解通信系统的历史与发展和本课程的特点；（2）掌握通信系统的组成、调制的作用及其方法、高频信号的特性；（3）熟练掌握无线电波频段或波段的划分及各段特点。,通信系统组成,信源,调制,高频功放,信宿,解调,混频,高放,振荡器,本振,同步,低放,中放,绪论,重点： 通信系统的组成、调制的作用及其方法、无线电波频段或波段的划分及各段特点。 难点： 高频信号的传播特性。,绪论,达到的目的： 建立通信系统的概念，了解本课程的教学内容、特点和难点，使学生对本门课程在本专业中的地位和重要性有一个清楚的认识，对课程的学习难度有一个思想准备。,高频电路基础,主要内容： 高频电路中常用的元器件和基本

10、电路及其特性；阻抗匹配与阻抗变换；噪声的来源与特性、噪声系数与噪声温度；接收机灵敏度。,高频电路基础,基本要求：（1）掌握高频谐振回路的组成和性能指标；（2）掌握电子噪声特性、噪声系数及其计算方法；（3）了解噪声系数与接收机性能指标的关系等。,高频电路基础,重点： 谐振回路的特性、阻抗匹配与阻抗变换的方法、热噪声特性及噪声系数的计算方法。 难点： 阻抗变换、等效噪声带宽、噪声系数与噪声温度的概念。,高频电路基础,注意： 谐振回路的变换形式和计算 噪声电路的计算，应以统计特性计算，均方电路源和均方电流源 级联网络的噪声系数的计算和物理意义，实际工作中的参考价值,高频谐振放大器,主要内容： 高频小

11、信号谐振放大器的原理、线路及其性能指标；高频功率放大器的原理、线路及其性能指标等。,高频谐振放大器,基本要求：（1）掌握高频小信号谐振放大器工作原理、实际电路和稳定方法、高频功率放大器的工作原理、外部特性；（2）熟练掌握高频功率放大器的简单计算和实际线路。（3）了解高频功放的高频效应、高效功放和功率合成的方法与RF模块。,高频谐振放大器,重点： 高频小信号放大器的工作原理和稳定方法、高频功率放大器的工作原理、外部特性和实际线路。 难点： 高频小信号放大器的稳定方法、高频功率放大器的外部特性。,高频谐振放大器,注意：高频小信号放大器与低频小信号放大器的异同，稳定性问题高频功率放大器与低频功率放大

12、器的异同高频功率放大器的工作原理，谐振回路的作用,高频谐振放大器,高频谐振放大器,非理想情况下的结果匹配的概念高频功率放大器的动特性与工作状态的关系高频功率放大器的外部特性及其在实际工作中的应用,高频谐振放大器,高频功率放大器的线路组成原理和实际线路,正弦波振荡器,主要内容： 反馈振荡器的基本原理；变压器反馈振荡器和LC振荡器的线路与分析；振荡器的稳定性；晶体振荡器。,正弦波振荡器,基本要求：（1）掌握反馈振荡器的基本理论，振荡器的稳定理论，变压器反馈振荡器、LC振荡器和晶体振荡器的线路；（2）熟练掌握三端式振荡器的电路与分析；（3）了解VCO、高稳定度晶振电路与特性，振荡器中的几种特殊现象。

13、,正弦波振荡器,重点： 振荡条件、振荡电路和稳定原理，振荡器组成，晶体振荡器。 难点： 振荡条件和稳定方法分析，反馈方式，谐振回路，线路组成。,正弦波振荡器,注意：负反馈与正反馈振荡器的分类及工作原理振荡器的振荡条件分析振荡器线路和组成原则振荡器的稳定度晶体谐振器和晶体振荡器,频谱的线性搬移电路,主要内容： 频谱线性搬移的分析方法；二极管、三极管、差分对和其它频谱线性搬移电路及其原理。,频谱的线性搬移电路,基本要求：（1）掌握频谱线性搬移的分析方法和各种频谱线性搬移电路及其原理；（2）熟练掌握二极管、差分对频谱线性搬移电路及其分析方法。,频谱的线性搬移电路,重点： 频谱线性搬移的分析方法，二极

14、管、差分对和三极管频谱线性搬移电路及其原理。 难点： 器件非线性分析，平衡对消原理，负载和输出电压反作用分析，差分对分析。,频谱的线性搬移电路,注意：非线性电路的分析方法线性时变分析方法与非线性电路分析方法的关系频谱线性搬移电路的关键如何减少频率组合分量,频谱的线性搬移电路,电路对称抵消部分频率分量的物理解释,频谱的线性搬移电路,二极管电路与差分对电路的类比分析条件不满足时的相关解释,振幅调幅、解调与混频,主要内容： AM、DSB、SSB信号分析；振幅调制及解调电路；混频原理与电路；混频器中的干扰。,振幅调幅、解调与混频,基本要求：（1）掌握AM、DSB、SSB信号分析，振幅调制及解调电路，混

15、频原理与电路，混频器中的干扰；（2）熟练掌握AM信号和DSB信号的特点及产生方法，二极管峰值包络检波器的电路与性能分析，寄生通道干扰和交调与互调干扰分析。,振幅调幅、解调与混频,重点： AM信号和DSB信号的特点及产生方法，二极管峰值包络检波器的电路与性能分析，混频的原理与电路分析，寄生通道干扰和交调与互调干扰分析。 难点： DSB与SSB信号波形，同步检波，干扰分析。,振幅调幅、解调与混频,注意： AM、DSB、SSB信号的关系及特征 AM、DSB、SSB的产生及电路,DSB,SSB,AM,滤波，移相,滤波？,载波抵消,振幅调幅、解调与混频, AM、DSB、SSB的解调方式及解调电路混频的必

16、要性及实现电路频谱线性搬移电路用于调制、解调和混频时的异同,振幅调幅、解调与混频,振幅调幅、解调与混频,混频器干扰种类的判别混频器干扰的产生，降低或消除的方法,角度调制和解调电路,主要内容： 角度调制信号分析；调频原理与调频电路；鉴频与鉴相的原理与方法；鉴频电路；调频收发信机和附属电路；新型调频系统。,角度调制和解调电路,基本要求：（1）掌握角度调制信号分析，调频原理与变容二极管直接调频电路，鉴频与鉴相方法与相位鉴频电路、比例鉴频电路和正交鉴频原理；（2）熟练掌握FM信号特性，变容二极管直接调频原理与电路，鉴频与鉴相方法，相位鉴频电路、比例鉴频电路和正交鉴频原理。（3）了解调相原理与方法，间接

17、调频方法与电路，调频收发信机和附属电路；新型调频系统。,角度调制和解调电路,重点： FM信号特性，变容二极管直接调频原理与电路，鉴频与鉴相方法，相位鉴频电路、比例鉴频电路和正交鉴频原理。 难点： 调频的频谱分析，间接调频原理，鉴频与鉴相方法，比例鉴频电路和正交鉴频原理。,角度调制和解调电路,注意： FM、PM信号的特性及关联 FM信号的直接调频和间接调频电路变容二极管直接调频电路的组成和性能分析 FM信号的直接解调和间接解调互感耦合相位鉴频器的组成和性能分析,反馈控制电路,主要内容： AGC、AFC电路；PLL的基本原理、组成、性能分析和应用；频率合成的概念、方法和频率合成器电路。,反馈控制电

18、路,基本要求：（1）掌握AGC和AFC的原理与电路，PLL的组成原理、简单性能分析和应用。（2）锁相频率合成的概念与方法，DDS原理与应用。,反馈控制电路,重点： AGC和AFC的原理与电路，PLL的组成原理、简单性能分析和应用，频率合成的概念、方法和锁相频率合成器电路。 难点： 动态范围的概念，AFC的原理，PLL的基本方程与捕获分析，DDS的概念与原理。,反馈控制电路,注意： AGC、AFC、PLL的工作原理和主要的性能指标 PLL的组成和应用 DDS的原理、组成、特点和应用,高频电路新技术,主要内容： 高频电路集成化 高频集成电路 高频电路EDA 软件无线电,高频电路新技术,基本要求：（

19、1）了解高频集成电路的类型、集成化技术和高频集成电路的发展趋势；（2）熟悉几种高频集成电路的组成原理和简单应用方法；（3）了解高频电路EDA的方法和过程，掌握一种高频电路的EDA工具；（4）了解软件无线电的基本结构，熟悉软件无线电的应用。,高频电路新技术,重点： 高频集成电路，软件无线电原理与电路。 难点： 高频电路的EDA方法，软件无线电中的有关算法。,整机线路与系统设计,主要内容： 短波与超短波电台线路分析 无线通信系统设计、链路预算和无线收发信机系统设计,整机线路与系统设计,基本要求：（1）巩固无线通信系统的组成，掌握无线电台整机线路的关键技术指标和电路分析方法；（2）熟悉无线通信系统的

20、设计方法和无线收发信机的设计方法，掌握链路估算与指标分配。,整机线路与系统设计,重点： 短波与超短波电台整机线路分析，无线通信系统设计、链路预算。 难点： 整机线路与单元电路的关系，实际线路与原理线路的不同；系统指标的分析与分解，链路预算与指标分配，收发信机指标与结构的关系。,高频集成芯片的应用,两芯片构成的无线网卡框图,高频集成芯片的应用,IEEE802.11a无线网卡的硬件实现,高频集成芯片的应用,四芯片IEEE802.11b无线网卡的实现框图,高频电子线路课程建设,引言,教材与实验,课程性质与特点,改革与实践,课程内容,课程与专业培养方案,结束语,教学改革的方法与手段,完善课程体系，理顺

21、相关课程和相关内容的关系加强教学内容和教材改革，强化系统观念，恰当处理单元电路与系统的关系以系统为主线，综合先修课程的知识，揭示各种电路的内在异同，类比教学按照学生的认知规律重组新增教学内容对各种电路、分析方法等进行归纳、总结和对比,教学改革的方法与手段,几点改革：1.课程以系统为主线 着力培养学生的系统观念，从系统的高度来看待和学习本门课程，在课程的教学过程中使学生建立系统的概念。包括系统的组成、组成系统的各部件的在系统中地位和作用、系统的性能指标与各部件性能指标的关系等。,教学改革的方法与手段,2.注重归类和类比 归类和类比是重要的教学方法，采用归类和类比方法教学有利于学生掌握本课程的内容

22、，也有利于启迪学生的思维。如高频谐振放大器、频谱的线性搬移、角度调制与解调、自动控制电路等都可利用归类和类比方法。,教学改革的方法与手段,3.将频谱的线性搬移电路和应用重新组合 振幅调制、解调和混频从频域上看均是频谱的线性搬移，因而其实现电路形式上是相同的。先介绍频谱线性搬移电路，然后再介绍振幅调制、解调和混频的概念、原理、特征及实现，采用分类和类比的方法，学生易理解和掌握。,教学改革的方法与手段,4.将最新技术引入课堂 高频电子线路为一门专业基础课，其基本的内容变化不大。但其实现方式随着科学技术的发展发生了较大的变化。高频集成电路、高频模块、高频电路的集成设计、高频电路的仿真、软件无线电技术

23、等也应成为本门课程中学生应该了解的内容。,教学改革的方法与手段,5.首次引入通信系统链路设计 了解系统的基本设计思路和方法，对培养学生建立系统的概念是大有好处的。通过我们的思考和教学经验的总结，考虑到高频电子线路课程的地位和特点，决定增加系统链路设计内容，并在高频电子线路（第二版）中增加了这部分内容。,教学改革的方法与手段,6.开设综合性的实验 针对高频电子线路课程实践性强的特点，在我们的教改班中开设了综合性实验，学生分组完成相关的实验课题。,制作调频收发信机,双平衡调制器,高频电子线路课程建设,引言,教材与实验,课程性质与特点,改革与实践,课程内容,课程与专业培养方案,结束语,教研型本科编写

24、指导思想：控制篇幅、精选内容、突出重点、便于教学特点：,教材定位与风格,以基本概念、原理、电路和分析方法为主（基础性）尽量结合实际电路和系统及其设计（实践性）增加新技术内容（先进性）, 20世纪70年代自编讲义：无线电发送设备无线电接收设备西电出版社高频电路原理与分析1986第1版，1994年第2版，2001年第3版，2005年第4版（超过13万册）高频电子线路辅导2000年,教材建设系列化,教材建设系列化,教材建设系列化, 高教出版社高频电子线路国家“十五” 规划教材，2004年高频电子线路辅导书规划教材配套参考书，2005年高频电子线路教学课件规划教材配套教学课件，2006年高频电子线路（

25、第二版）国家“十一五” 规划教材，2009年,教材建设系列化,教材建设系列化,科学出版社 ，中科院电子信息与通信系列规划教材通信电子线路 2006年,教材建设系列化,单元电路的设计与调测 （非实验课和实验课）综合设计性实验 （实验课）系统性和研究性实践（课外，指标分配）,分组开放实用,加深课程内容和方法的理解积累实践经验增强团队意识和合作精神,实践教学改革,实验教学,演示性实验用课件 验证性实验 综合性、设计性、仿真性实验设立研究性、设计性实践题目与课程设计、其它实验室结合学生分组开放实验室,高频电子线路课程建设,引言,教材与实验,课程性质与特点,改革与实践,课程内容,课程与专业培养方案,结束语,结束语,精品课程建设不是一朝一夕能够完成的，需要经过几代人的不懈努力才能实现。本课程现在取得的成绩与前辈们的工作是分不开的。在这里谈的也只是一家之言，只能算是抛砖引玉。兄弟院校、其他老师、其他课程的建设也都取得了巨大的成功，我们一定会虚心学习与交流，进一步提高。,谢谢！欢迎批评指正！,