射频电路立体化教材建设的思考与实践

摘要：根据射频电路理论特点和设计特色，结合教材建设和教学改革工作实践，论述了射频电路立体化教材建设的必要性、思路和内容。已建设射频电路理论教材、ADS射频电路仿真教材、视频光盘和教学课件，形成了由纸质教材、电子教材、视频教材和仿真设计平台构成的立体化教材资源，可用于课程教学、毕业设计和应聘射频工程师的高校射频电路教学解决方案。射频电路立体化教材建设为高校教材体系更新提供思考。

关键词：立体化教材；射频电路；教学解决方案；高等教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0171-02

由于射频（RF）技术日趋广泛的应用，射频电路得到工业界的特别关注。射频电路是现代无线通信技术的基础，为满足对射频工程师的迫切需求，近年来越来越多的高校开设了射频电路课程，由此也带来了射频电路教材如何建设的问题。立体化教材是适应时代的教材构成理念，是利用现代技术完善教材建设的新途径，是适应科技发展，引领教材改革的突破口。立体化教材已经成为教材改革的潮流和热点，也成为射频电路教材建设的发展方向。西安邮电大学非常重视射频电路立体化教材的建设，从2008年至今，射频电路立体化教材的建设工作一直在持续着，已建设理论教材、ADS仿真教材、视频光盘、电子教案和教学课件，完成了由纸质教材、电子教材、视频教材和国际主流的ADS仿真设计平台构成的立体化教材资源，可用于课程学习、课程设计和毕业设计，并支持应聘射频工程师，形成了高校射频电路整体教学解决方案。本文论述了射频电路立体化教材建设的指导思想和主要教学目标，阐述了西安邮电大学在射频电路立体化教材建设过程中教学改革和教材创新的体现情况，表明了构建一流的立体化教材对加速教材体系更新的支撑作用。

一、射频电路立体化教材建设的指导思想和主要教学目标

在射频电路立体化教材的编撰中，需要有明确的指导思想和教学目标。为此，从建设定位、整体规划和教材设计3个方面入手，论述射频电路立体化教材建设的初衷。

1.建设定位。（1）让高校教学内容与现代新设计方法保持同步。在射频电路立体化教材建设中，引入ADS仿真设计工具。ADS由美国安捷伦（Agilent）公司开发，可以支持从射频模块到射频系统的设计。引入ADS可以推动ADS在国内的使用，可以加快射频电路设计方法的更新换代，并可以加速高校射频电路教材体系的更新。目前ADS已经在国内高校、科研院所和大型IT公司中推广使用。（2）形成高校射频电路整体教学解决方案。射频电路立体化教材应该是一个教材体系，能够形成高校射频电路整体教学解决方案。该教材体系不仅可以用于射频电路课程学习，还可以用于课程设计和毕业设计，从而将课程学习与高校集中实践环节对接。该教材體系还应该面向科研院所和IT公司工作环境，将学生在校学习与应聘射频工程师对接，让广大学生对射频电路设计产生兴趣。

2.整体规划。射频电路立体化教材建设应该有整体规划，各组成部分应具有不同的侧重点。（1）纸质教材架起理论设计与仿真设计的桥梁。纸质教材既有理论设计教材，也有仿真设计教材。理论设计教材与仿真设计教材相结合，才能形成射频电路立体化教材的基石。立体化教材建设应该以射频电路理论教材为起点，让学生明确射频电路与低频电路的差异，掌握射频电路的独特性质。同时，还应该架起理论设计与ADS仿真设计的桥梁，让学生知晓射频电路理论与ADS软件相结合才是射频电路设计的发展方向。（2）视频教材和电子教材让学生尽快适应全英文的设计环境。ADS是全英文的，学生很难适应全英文的设计环境。应与纸质教材配套出版ADS视频光盘，直观、生动地展示ADS的界面构成，让学生尽快熟悉ADS仿真设计环境，尽快学会ADS操作步骤。同时电子教材也是必不可少的，能反映教材内容的精华，能避免枯燥的讲解，能提供课上和课下的教学服务。视频教材和电子教材是射频电路纸质教材的补充，可以提高教学效果，很好地完成教学目标。（3）教师和学生在相同的仿真平台上教与学。ADS提供了设计射频电路的平台，教师和学生可以在ADS这个相同的设计平台上教与学。在高校射频电路教学体系中，ADS是教与学的纽带，教师对设计实例给出从理论到设计的讲解，学生更改参数后就可以利用ADS做同类的设计。

3.教材设计。目前出版的教材通常滞后于技术的发展，经常是新技术方法、新设计手段已经出现很久，教材中还没有体现。为此，射频电路立体化教材改变了高校只有理论教材的现状，给出了ADS仿真教材。射频电路理论教材侧重于基本理论讲解；ADS教材侧重于仿真设计方法讲解；教学光盘侧重于视频化讲解；电子教案和教学课件侧重于电子化讲解。射频电路立体化教材使得多种教材形式相互补充与完善。

二、射频电路立体化教材建设过程中教学改革和教材创新的体现情况

从2008年至今，西安邮电大学射频电路教材的编著工作一直在持续着。2008年，出版了《射频电路理论与设计》；2010年，出版了《ADS射频电路设计基础与典型应用》，并配套出版了视频光盘；2014年，出版了《射频电路理论与设计（第2版）》；2015年，出版了《ADS射频电路设计基础与典型应用（第2版）》。在射频电路立体化教材的建设中，在4个方面尝试了教学改革和教材创新。

1.将射频电路理论贯穿于射频电路仿真设计之中，与现代设计方法同步。射频电路设计比较复杂，主要原因是：集“理论计算”与“电路设计”于一身，集“电磁场的分析方法”与“电路的实现手段”于一体。射频电路冗长的数学推导，常常让学生望而却步；射频电路中场与波的知识，也让学生在面对繁杂电路模型时有畏难思想。射频电路立体化教材通过多种教材形式的阐释，将射频电路理论贯穿于射频电路设计之中，学生易于学习，同时实现了高校教学与现代设计方法的同步。

2.学生面对厂商元件模型学习射频电路设计，教材接了“地气”。射频电路立体化教材引入了厂商真实的元件模型，让学生对射频电路设计有了真实、完整的认识，教材接了“地气”。同时，通过各种图形化工具（例如，史密斯圆图匹配工具、传输线计算工具等）协助射频电路设计，从射频电路计算公式到图形化设计界面，让学生对射频电路设计有了直观的认识，摆脱了枯燥的纯理论计算式的设计。

3.ADS教材3篇各完成一个方面的主题任务，改变了传统教材只分章节的习惯。为方便学生尽快适应全英文的ADS设计环境，需要将ADS构成、ADS设计使用功能和ADS仿真设计实例在一本书中呈现给学生。为完成这个挑战，《ADS射频电路设计基础与典型应用》改变了传统教材只分章节的习惯，将全书分为3篇（初识篇、使用篇、设计篇），每篇各完成一个方面的主题任务（ADS构成、ADS设计使用功能、ADS仿真设计实例），同时3篇内容架构清晰，循序渐进，浑然一体。

4.理论设计与ADS设计在内容上互动，形成了系列教材的独有特色。《射频电路理论与设计》和《ADS射频电路设计基础与典型应用》在内容上互动，相辅相成，教材《射频电路理论与设计》中的理论设计，在教材《ADS射频电路设计基础与典型应用》中完成了仿真设计，形成了系列教材的独有特色，这在国内具有创新性。

三、结语

教材是体现教学内容和教学方式的知识载体，是实现教育思想和教育宗旨的中间媒介。立体化教材建设是利用现代技术完善教材建设的新途径，是深化教学改革、构建教与学整体解决方案的一项有效措施。本文通过阐释射频电路立体化教材的特点、内涵、建设体系和呈现方式，介绍了西安邮电大学教学改革和教材创新的情况，并概述了笔者对射频电路立体化教材建设的体会。

参考文献：

[1]初天斌，李少明.移动互联网背景下立体化教材出版的应用研究[J].出版发行研究，2015，31（2）：39-42.

[2]黄玉兰.ADS射频电路设计基础与典型应用[M].第2版.北京：人民邮电出版社，2015.

[3]黄玉兰.射频电路理论与设计[M].第2版.北京：人民邮电出版社，2014.

[4]黄玉兰.ADS射频电路设计基础与典型应用[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[5]黃玉兰.射频电路理论与设计[M].北京：人民邮电出版社，2008.

Thinking and Practice on the Three-Dimensional Textbooks Construction of RF Circuit

HUANG Yu-lan，ZHAO Jie

（Xi"an University of Posts & Telecommunications，Xi"an，Shaanxi 710121，China）

Abstract：According to the characteristic of RF circuit theory and design，combined with the practice of teaching material construction and teaching reform，this paper discusses the necessity，thought and content of the construction of three-dimensional textbooks of RF circuit. We have built theoretical teaching materials，simulation materials，video discs and teaching courseware，the teaching materials include paper，electronic，video and simulation platform，these have been used in the course teaching，graduation design and student recruitment. It provides a reflection on the updating of teaching material system in colleges and universities.

Key words：three-dimensional textbooks；RF circuit；teaching solution；higher education