摘 要 全國大學(xué)生電子設計競賽目前在各個(gè)高校蓬勃開(kāi)展，出題分為7個(gè)方向，很多題型牽涉到高頻知識點(diǎn)，例如高頻無(wú)線(xiàn)類(lèi)、信號源類(lèi)、放大器類(lèi)和儀器儀表類(lèi)等，且難度較大。文章分析了這些題型的特點(diǎn)、解決方案，并就如何提高學(xué)生競賽水平，對教學(xué)工作提出了一些教學(xué)措施。
關(guān)鍵詞 電子設計 競賽 高頻知識點(diǎn)
中圖分類(lèi)號：G642 7 文獻標識碼：A
College Students Electronic Design Contest
High-frequency Knowledge Points Analysis
ZHANG Ke， TANG Jianxiang
（China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018）
Abstract National undergraduate Electronic Design Contest is currently flourished in various colleges and universities， the topic is divided into seven directions， many questions involving high-frequency knowledge， such as high-frequency radio category， source type， class and instrumentation amplifiers， etc.， and the difficulty larger. This paper analyzes the characteristics of these kinds of questions， solutions， and how to improve the level of student competitions， presents some teaching measures for teaching work.
Key words electronic design； contest； high-frequency knowledge
1 高頻無(wú)線(xiàn)類(lèi)題目分析
每年高頻無(wú)線(xiàn)類(lèi)題目的具體要求可參考文獻2，下面對此做個(gè)具體分析：
1.1 簡(jiǎn)易無(wú)線(xiàn)電遙控系統（第2屆，1995年C題）
這是一題典型的無(wú)線(xiàn)通信控制題，由發(fā)射和接收兩部分組成，發(fā)射有編碼、調制和發(fā)射功放等，接收有放大、解調和解碼等；題目要求工作頻率為6～10MHz中任選一種，調制方式為AM、FM或FSK等任選一種，收發(fā)距離不小于10m。
此題可用硬件方案實(shí)現，例如采用專(zhuān)用編、解碼芯片，也可用軟件實(shí)現編、解碼功能。
1.2 調幅廣播收音機（第3屆，1997年D題）
此題要求采用指定調幅收音機集成電路（CX1600P/M），實(shí)現收音功能，基本部分較簡(jiǎn)單，實(shí)現收音并測試技術(shù)指標等；發(fā)揮部分要求實(shí)現自動(dòng)和手動(dòng)搜索電臺并有存儲功能；可預置電臺數目并顯示預置電臺序號；自動(dòng)調諧、存儲電臺等功能。
此題的背景是當年單片機技術(shù)在家用電器中的應用，正由傳統技術(shù)向數字化技術(shù)邁進(jìn)，發(fā)揮部分需用單片機控制鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現各種自動(dòng)功能。
1.3 調頻收音機（第5屆，2001年F題）
此題也要求采用指定芯片，用SONY公司提供的收音機集成芯片CXA1019和鎖相環(huán)芯片BU2614，制作一臺調頻收音機。但頻率要求提高到88MHz～108MHz；同樣也要有各種自動(dòng)功能。
隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，最近幾年出現了其他類(lèi)型，例如數據無(wú)線(xiàn)傳輸、射頻卡和無(wú)線(xiàn)傳感器等。
1.4 單工無(wú)線(xiàn)呼叫系統（第7屆，2005年D題）
此題是典型的數據單向通信題，要求設計并制作一個(gè)單工無(wú)線(xiàn)呼叫系統，實(shí)現主站至從站間的單工語(yǔ)音及數據傳輸業(yè)務(wù)。包括語(yǔ)音傳輸，采用調頻或調幅即可；發(fā)揮部分要求實(shí)現一點(diǎn)對多點(diǎn)的單工無(wú)線(xiàn)呼叫系統，主站具有撥號選呼和群呼功能，有英文短信傳輸功能。
1.5 無(wú)線(xiàn)識別裝置（第7屆，2007年B題）
此題也是數據雙向通信題，具體來(lái)說(shuō)是射頻卡的簡(jiǎn)單實(shí)現。要求設計制作一套無(wú)線(xiàn)識別裝置，由閱讀器、應答器和耦合線(xiàn)圈組成，閱讀器能識別應答器的有無(wú)、編碼和存儲信息。裝置中閱讀器、應答器均具有無(wú)線(xiàn)傳輸功能，因而需實(shí)現數據雙向傳輸。
1.6 無(wú)線(xiàn)環(huán)境監測模擬裝置（第8屆，2009年D題）
此題是一種無(wú)線(xiàn)傳感器的簡(jiǎn)單實(shí)現，要求設計并制作一個(gè)無(wú)線(xiàn)環(huán)境監測模擬裝置，實(shí)現對周邊溫度和光照信息的探測。該裝置由1個(gè)監測終端和不多于255個(gè)探測節點(diǎn)組成。
以上幾題都是屬于數據通信題，但應用角度不同，反映了無(wú)線(xiàn)通信新技術(shù)在工業(yè)、民用等場(chǎng)合的應用。
2 高頻知識點(diǎn)和其他類(lèi)的結合
除了上述單純的高頻無(wú)線(xiàn)通信題以外，最近幾年出題和其他類(lèi)題目緊密結合。
2.1 電壓控制LC振蕩器（第6屆，2003年A題）
這是一個(gè)信號源和高頻技術(shù)結合的題型，典型特征就是信號源產(chǎn)生的頻率提高到15MHz～35MHz，且需采用鎖相環(huán)技術(shù)提高頻率穩定度，并實(shí)現頻率的步進(jìn)調節。
2.2 寬帶放大器（第6屆，2003年B題）
這是一個(gè)放大器和高頻技術(shù)結合的題型，（下轉第93頁(yè)）（上接第75頁(yè)）基本部分要求實(shí)現-3dB通頻帶內10kHz～6MHz的放大，最大增益≥40dB且可調節，發(fā)揮部分要求進(jìn)一步提高。
國外AD、TI推出了一系列寬帶運算放大器，帶寬增益積達幾百MHz，該題是采用這些芯片實(shí)現。
2.3 正弦信號發(fā)生器（第7屆，2005年A題）
這是一個(gè)信號源和高頻技術(shù)結合的題型，新技術(shù)即數字頻率合成技術(shù)DDS的具體應用，具有高穩定度、低失真等一系列有點(diǎn)，它的出現改變了模擬信號產(chǎn)生技術(shù)一統天下的格局。
2.4 簡(jiǎn)易頻譜分析儀（第7屆，2005年C題）
這是一個(gè)測量和高頻技術(shù)結合的題型。要求頻率測量范圍為10MHz～30MHz；頻率分辨力為10kHz，可設置中心頻率和掃頻寬度。發(fā)揮部分要求頻率范圍更寬，且能識別調幅、調頻和等幅波信號。
2.5 LC諧振放大器（第9屆，2011年D題）
這也是一個(gè)放大器和高頻技術(shù)結合的題型，采用諧振放大技術(shù)，這是一個(gè)非?；A的題，在任何一本高頻教材上，都有諧振放大器的章節。牽涉到三極管放大、LC諧振等。
以上分析課看出高頻技術(shù)和其他類(lèi)型題目結合明顯、難度加大，隨著(zhù)頻率的提高，高頻的布線(xiàn)和測試技術(shù)要很高的技巧。
3 高頻知識點(diǎn)的準備
從以上高頻知識點(diǎn)在競賽出題中的分布情況范圍極廣，為了在競賽中取得好成績(jì)，主要需掌握如下知識點(diǎn)：
3.1 無(wú)線(xiàn)收發(fā)技術(shù)
無(wú)線(xiàn)收發(fā)技術(shù)包括傳統的模擬信號收發(fā)技術(shù)和數字信號收發(fā)技術(shù)。模擬信號收發(fā)技術(shù)常用MC2833（發(fā)射）、MC3372（接收）等集成電路；數字信號收發(fā)技術(shù)有三極管或專(zhuān)用芯片，實(shí)現ASK、FSK、PSK。
3.2 高頻信號產(chǎn)生
高頻信號產(chǎn)生主要有模擬、鎖相環(huán)和DDS三種手段，模擬技術(shù)信號產(chǎn)生一般用三極管，但穩定度較差；鎖相環(huán)技術(shù)信號產(chǎn)生可用專(zhuān)用鎖相環(huán)芯片，例如MC145162等。DDS技術(shù)信號產(chǎn)生有AD公司的AD系列，例如典型的AD9852，最大輸出頻率可到80MHz。
3.3 高頻信號放大
高頻信號放大有寬帶、諧振放大等，寬帶放大目前采用寬帶運放，例如THS3001等。還有些型號是程控增益放大功能，例如AD603、VCA820系列等。
諧振放大采用三極管共發(fā)射極放大，例如2SC9018、2SC3058等都是常見(jiàn)高頻管，集電極回路接LC選頻。
4 對教學(xué)工作的挑戰
高頻技術(shù)牽涉帶的技術(shù)面廣，理論難度大，實(shí)踐制作中因頻率關(guān)系，學(xué)生往往遇到的問(wèn)題也較多，這些對我們的教學(xué)提出一定的挑戰。
在理論教學(xué)上，深入淺出講解理論，使學(xué)生在實(shí)踐前，掌握明白高頻基礎理論，因為沒(méi)有理論指導的實(shí)踐是不會(huì )成功的；在實(shí)踐環(huán)節，基礎非常關(guān)鍵，讓學(xué)生從最簡(jiǎn)單、基本的實(shí)驗起步，例如單個(gè)三極管的放大，從而培養學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)習熱情；同時(shí)，要使用合適的芯片，可減少電路復雜程度，提高實(shí)驗成功率。
5 結論
全國大學(xué)生電子設計競賽開(kāi)展至今，難度逐年提高，尤其體現在高頻知識點(diǎn)的加強，和其他類(lèi)型題目的結合。為了提高學(xué)生參賽水平，對我們的教學(xué)工作提出了挑戰，要求在理論教學(xué)上，由淺入深，不宜追求過(guò)大的難度，以免學(xué)生產(chǎn)生畏懼心理；在實(shí)踐環(huán)節，加強學(xué)生基礎，從簡(jiǎn)單、易做的電路開(kāi)始，引導學(xué)生的學(xué)習和動(dòng)手，建立學(xué)生的成就感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，方能取得較好的教學(xué)效果。
參考文獻
[1] 楊興明.全國大學(xué)生電子設計競賽賽題分析和啟示[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007（4）：55-56.
[2] 全國大學(xué)生電子設計競賽組委會(huì ).2011年全國大學(xué)生電子設計競賽工作總結報告[R].北京：電子設計競賽組委會(huì )，2011.
[3] 黃智偉.全國大學(xué)生電子設計競賽系統設計（2版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.
