袁家德　　許志猛（福州大學(xué)，福建 福州 350116）

“射頻電路與天線”課程教學(xué)的思考*

袁家德許志猛
（福州大學(xué)，福建 福州 350116）

分析“射頻電路與天線”課程特點(diǎn)，對(duì)該課程教學(xué)中的教學(xué)方法、教學(xué)手段進(jìn)行探討，提出課程教學(xué)中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)對(duì)基本概念的理解、把‘抽象’知識(shí)變‘形象’、加強(qiáng)課程教學(xué)內(nèi)容實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練、對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的合理管理等方法進(jìn)行教學(xué)改革，實(shí)踐證明能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高教學(xué)效果。

射頻電路與天線；課程教學(xué)；教學(xué)效果

《射頻電路與天線》課程是電子信息類重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，與現(xiàn)代的無線通信產(chǎn)業(yè)、尤其是移動(dòng)通信密切相關(guān)。眾所周知，在無線通信系統(tǒng)中，采用的載波頻率越高，可獲得的帶寬就越寬，就能更有效地傳輸信息。而天線在無線通信系統(tǒng)中是用來發(fā)射和接收信號(hào)，工作頻率越高，天線所需要的尺寸就越小，這迎合了現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)通信設(shè)備小型化的需求。正是由于上述原因，越來越多的無線通信系統(tǒng)使用了較高頻率的射頻頻段，帶來了射頻技術(shù)應(yīng)用的繁榮，推動(dòng)了射頻技術(shù)的高速發(fā)展。同時(shí)，《射頻電路與天線》又是經(jīng)典的傳統(tǒng)課程，課程中涉及到數(shù)學(xué)知識(shí)、電磁場(chǎng)與電磁波知識(shí)等，如何讓數(shù)學(xué)和電磁理論基礎(chǔ)并不深厚的本科生學(xué)好該門課程，理解與現(xiàn)代無線通信設(shè)備最密切相關(guān)的知識(shí)與技術(shù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神，是擺在該門課程教學(xué)面前的一個(gè)難題［1］。對(duì)該門課程教學(xué)給出了如下的理解。

一、強(qiáng)調(diào)對(duì)基本概念的理解

“射頻電路與天線”這門課程由兩大部分組成：射頻電路部分和天線原理部分。射頻電路著重從“路”的角度去解決射頻信號(hào)傳輸、濾波和放大等問題；天線則注重從“場(chǎng)”的角度去解決天線的輻射和接收問題?！吧漕l電路與天線”課程涉及到傳輸線理論、濾波器、放大器和天線等，這些器件的性能需要指標(biāo)參數(shù)來評(píng)價(jià)，即怎樣衡量傳輸線傳輸信號(hào)的好壞、怎么知道天線輻射性能的優(yōu)劣？這些衡量器件性能的指標(biāo)參數(shù)構(gòu)成了這門課程的基本概念體系，如反射系數(shù)、傳播常數(shù)、特性阻抗、輸入阻抗、帶寬、增益、極化等等。這些基本概念是射頻與天線技術(shù)領(lǐng)域的基石，正確的理解這些基本概念是把握運(yùn)用射頻與天線理論規(guī)律解決實(shí)際問題的前提，因此，研究探討《射頻電路與天線》課程中基本概念的教學(xué)問題，就成為該門課程教學(xué)過程中的關(guān)鍵問題。

任何一門理論科學(xué)課程都是基本概念的邏輯體系，都表現(xiàn)為概念的系統(tǒng)性，《射頻電路與天線》課程中基本概念的教學(xué)地位也是極端重要的，它是學(xué)習(xí)這門課程的基本立足點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)。對(duì)于基本概念理解上的偏差，往往會(huì)使后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究“誤入歧途”，難以運(yùn)用射頻電路與天線的基本規(guī)律深入的解決實(shí)際的工程問題［2］。

二、把‘抽象’知識(shí)變‘形象’

“射頻電路與天線”研究的是射頻頻段的相關(guān)理論與規(guī)律，而在射頻頻段，電路出現(xiàn)了許多獨(dú)特的特性，這些特性打破了學(xué)生之前對(duì)低頻電路的基本認(rèn)識(shí)，因此課程教學(xué)開始就需要建立新的射頻電路理論體系。在后續(xù)的課程教學(xué)中，出現(xiàn)了許多抽象學(xué)生較難理解的概念，如特性阻抗、輸入阻抗，增益等等。如何把該門課程中的抽象問題化‘簡(jiǎn)’，把射頻電路與看不見的場(chǎng)形象的結(jié)合起來，是本門課程教學(xué)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。

采用動(dòng)畫等多媒體手段，形象呈現(xiàn)射頻信號(hào)傳輸過程。例如傳輸線這一章，以雙線傳輸線為例推導(dǎo)了傳輸線方程，給出了特性阻抗、輸入阻抗概念的表達(dá)式，但學(xué)生對(duì)這兩個(gè)阻抗概念缺乏感性認(rèn)識(shí)。如果教師在教學(xué)時(shí)運(yùn)用動(dòng)畫等多媒體手段，將射頻信號(hào)在傳輸線中傳輸和反射的過程形象的呈現(xiàn)，并適時(shí)點(diǎn)明傳輸線上任一位置輸入行波電壓與輸入行波電流的比值即為特性阻抗，而傳輸線上任一點(diǎn)的輸入和反射的總電壓與總電流的比值即為輸入阻抗。如果這樣講授學(xué)生就會(huì)很容易認(rèn)識(shí)和理解射頻信號(hào)在傳輸線中的傳輸過程，理解特性阻抗和輸入阻抗，而不至于混淆概念。因此，采用動(dòng)畫等多媒體教學(xué)手段可以生動(dòng)、形象地幫助學(xué)生在大腦中建立抽象概念模型，避免教師在教學(xué)過程中一味講解的枯燥乏味，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

在講解天線的方向性系數(shù)時(shí)，方向性系數(shù)的定義為“在同一距離及相同輻射功率的條件下，某天線在最大輻射方向上的輻射功率密度Smax和無方向性天線（點(diǎn)源）的輻射功率密度S0之比”。學(xué)生很難對(duì)這一概念有形象的認(rèn)識(shí)。這時(shí)教師可以直接呈現(xiàn)給學(xué)生天線的輻射方向圖和無方向性天線（點(diǎn)源）功率分布圖，指出當(dāng)這兩天線總輻射功率相同時(shí)，天線方向圖中輻射最強(qiáng)點(diǎn)的功率密度與無方向性天線（點(diǎn)源）功率分布圖上任一點(diǎn)功率密度的比值即為方向性系數(shù)。通過動(dòng)畫或者圖形的形象呈現(xiàn)，學(xué)生很容易理解方向性系數(shù)。教師可進(jìn)一步呈現(xiàn)給學(xué)生一些方向圖，讓學(xué)生判斷它們的方向性系數(shù)，幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到方向圖越窄，方向性越強(qiáng)，方向性系數(shù)越大這一規(guī)律。因此，通過動(dòng)畫或圖形的形象呈現(xiàn)，可把抽象的概念形象的理解。

*基金項(xiàng)目：福建省產(chǎn)學(xué)研重大項(xiàng)目，多頻段高精度北斗導(dǎo)航終端天線與模塊的研制（2015H6014）。

作者簡(jiǎn)介：袁家德（1974-），男，漢族，江蘇灌云人，博士，福州大學(xué)副教授，研究方向：天線理論與技術(shù)、射頻工程和計(jì)算電磁學(xué)等。

三、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練

“射頻電路與天線”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，其內(nèi)容涉及無線通信設(shè)備的硬件部分，如傳輸線、功分器、濾波器、放大器等。因?yàn)樵撻T課程與工程實(shí)踐密切相關(guān)，必須加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。

為了理論能夠聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和解決實(shí)際工程的能力，該門課程需要配備專門的實(shí)驗(yàn)室，可以使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)更多地獲得有關(guān)射頻系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作原理、模擬分析、測(cè)試儀器和測(cè)量技能方面的理性和感性認(rèn)識(shí)，真正掌握傳輸線、射頻模塊、天線等基本的概念，并學(xué)會(huì)使用重要的射頻測(cè)試儀器。如可以通過頻譜儀觀察各種濾波器的濾波特性；通過頻譜儀讀出有源放大器的放大增益；通過已學(xué)知識(shí)在實(shí)驗(yàn)室搭建最簡(jiǎn)單射頻前端的發(fā)射和接收系統(tǒng)。在教學(xué)的過程中，要向?qū)W生滲透課程中所涉及射頻器件和各種天線的最新發(fā)展概況，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思維，在教學(xué)中每一種器件和天線，不是直接給出理論和方法，而是簡(jiǎn)要介紹這些器件和天線的發(fā)展歷程，以科學(xué)研究的觀點(diǎn)，提出問題，分析問題，解決問題，最后的結(jié)果及需要改進(jìn)的地方等幾個(gè)環(huán)節(jié)展開教學(xué)，教學(xué)中充分激發(fā)學(xué)生思考，組織學(xué)生討論，在活躍的課堂氛圍中完成知識(shí)的教學(xué)［3］。

本門課程具有較強(qiáng)的實(shí)用性，在課堂教學(xué)的過程中，教師可以適當(dāng)把相關(guān)的科研成果滲透入課堂，比如在講到天線時(shí)，可以與工程案例相結(jié)合，給學(xué)生呈現(xiàn)教師科研項(xiàng)目中或往屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的天線，介紹天線的設(shè)計(jì)過程，采用課堂所學(xué)知識(shí)分析天線的工作原理、讓學(xué)生學(xué)以致用。開展一些課外研究，把學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)作品呈現(xiàn)，讓學(xué)生感覺我們所學(xué)的東西離我們很近，很容易就能達(dá)到。

四、對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的合理管理

對(duì)學(xué)生的合理管理有助于提高課程學(xué)習(xí)。如何讓課堂上的學(xué)生想學(xué)，對(duì)本門課程產(chǎn)生持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣，除了教師個(gè)人魅力、課堂講解技巧等教師因素外，對(duì)學(xué)生的合理管理也是提高課程教學(xué)效果的關(guān)鍵因素之一?！吧漕l電路與天線”課程知識(shí)點(diǎn)前后具有一定的關(guān)聯(lián)性，例如，該門課程一開始所講授的傳輸線理論、特性阻抗、輸入阻抗和反射系數(shù)等概念，是課程后續(xù)內(nèi)容阻抗匹配、天線等內(nèi)容的基礎(chǔ)。學(xué)生只有深入的理解課程前面部分的內(nèi)容，才能更好的學(xué)好課程后續(xù)部分的知識(shí)。然而，部分學(xué)生前期雖然課堂上理解了老師所講授的內(nèi)容，但課后沒投入時(shí)間訓(xùn)練鞏固，隨著所學(xué)課程知識(shí)的不斷積累，導(dǎo)致后續(xù)聽課吃力，對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣隨之下降。因此，在課程學(xué)習(xí)期間，對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的合理管理是非常有必要的，如加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的鞏固性訓(xùn)練、督促學(xué)生認(rèn)真做作業(yè)和認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)等。對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的合理管理，有益于學(xué)生保持持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)對(duì)課程知識(shí)的深層次理解。

五、結(jié)束語

課程教學(xué)需要長(zhǎng)期不斷完善過程。為了使課程教學(xué)更好地服務(wù)于學(xué)生，高校應(yīng)用型課程教學(xué)既要發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，夯實(shí)基本理論和加深對(duì)基本概念的理解，同時(shí)也要緊跟當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在課程教學(xué)中體現(xiàn)傳統(tǒng)理論與當(dāng)今新技術(shù)相結(jié)合，讓學(xué)生直接體驗(yàn)到課堂所學(xué)知識(shí)是有價(jià)值的。這有益于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使枯燥乏味的教學(xué)變得生動(dòng)起來，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)出社會(huì)真正需要的創(chuàng)新型技術(shù)人才。

［1］李素萍，吳偉.“微波技術(shù)與天線”課程教學(xué)改革探討［J］.中國電力教育，2011，195（8）：108-109.

［2］計(jì)彤，張風(fēng)帆.論學(xué)科綜化背景下的理工科基本概念的教學(xué)［J］.教育教學(xué)論壇，2015，15：103-105.

［3］李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實(shí)踐教學(xué)問題與原因探析［J］.高等工程教育研究，2012，3：1-6.

Through analyzing the characteristics of the"radio frequency circuit and antenna"course and discussing on some teaching methods and teaching means of this course.This paper points out that teaching reforms should be carried out，such as emphasizing the understanding of basic concepts，changing abstract knowledge to image knowledge，strengthening practice training and implementing reasonable management for students in the course studying.It is proved that these reforms can help enhance students'learning interest and improve the efficiency of teaching.

radio frequency circuit and antenna；course teaching；teaching effectiveness

2096-000X（2016）16-0068-02

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