【研究生精品课程】“射频电路理论与应用”:学以致用,铸魂育人
发布于:2024年05月15日 13:32   |   作者:[研究生院] 教学管理办公室   |   浏览次数:2608

       老师每堂课上认真书写五六块黑板的板书,只为帮助同学们透彻理解知识点;晚上十点下课后,依然有老师在教室与同学全神贯注地探讨交流;未能在课上理解的知识以及项目上遇到的难题,总能得到老师们及时的答疑解惑……在学习过程中,这样的情景像闪光的亮片,照亮了同学们的科研探索之路。

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澳门新葡游戏网“射频电路理论与应用”课程团队

       作为产教融合示范课、校级精品课程,澳门新葡游戏网“射频电路理论与应用”课程在课程组长文光俊教授带领下,游长江副教授、金海焱研究员等老师开设的教学班自2017年开课以来,授课学生总人数超过750人,连续六年学生评教分数均在90分以上,并被校研究生院评定为教学质量优秀。

       一门专业性、综合性强的专业课,为何能获得学生广泛好评?在加入产教融合模块后,课程又有哪些新突破?带着这些疑问,澳门新葡游戏网走近了“射频电路理论与应用”课程团队。

授课本质:助力研究生学以致用

     “射频电路理论与应用”课程将深入的学术理论与丰富的工程实践经验融合在研究生培养中,在助力学子获得有关无线信息系统中射频子系统结构、基础功能电路以及无线信息系统收发天线等知识的同时,进一步掌握主要射频电路理论和射频系统指标规划与设计方法,使其最终具备初步设计射频系统的能力。

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同学们在“射频电路理论与应用”课堂上

       澳门新葡游戏网教师和华为工程技术专家各自的优势,由学校老师讲授学术理论基础、基本案例和设计基本流程;华为专家则以现有的产品为例介绍产品需求、产品方案等,讲解理论基础在实际产品设计和实现中的具体应用,助力同学们深入理解、学以致用。

       在课程组看来,课程有三个重难点,包括射频系统相关的理论知识、基础功能电路理论和设计方法、射频天线设计。

     “教学生的目的在于,一方面让学生掌握基础知识,另一方面是让学生学会反复地思考,最后让学生能够活学活用,用知识解决具体问题。”文光俊教授认为,应该从外到里一层层向学生剖析硬件电路,从而帮助学生形成系统又不缺细节的知识框架,他常以“剑”比作知识,以“招式”比作前人提出的方案及机制,“当你有了剑,并且学会了招式,你就可以自成一套剑法了。读研,不止读更要研。”

       首先要对要实现的对象建立起系统级的认识,包括整个收发链路的规划、指标分析,再下沉到具体功能电路及模块的设计和实现,包括射频低噪声放大器、射频功率放大器、射频滤波器等器件级、模块级的电路设计理论,最后设计射频天线,进而实现射频信号发射与接收。

       这一过程中,文光俊教授强调“设计”的重要性,即根据需求不断设想要采用的技术方案、预计相应的参数值,以及有了预想的参数评估构成的系统能不能达到所需指标,达不到又该如何调整参数,“这是一个反复思考、计算的过程。即使器件性能受限于当时的工艺水平、技术水平,但应该通过实现器件性能的最大化,实现系统性能的最优化。”

       课程组认为,除了讲授专业基础知识,还要引导学生学会思考,善于思考。读论文,是每一个研究生应该具备的基础研究技能,但这并不是简单的看,“走眼睛”,而是要看透、要有洞察力(Insight),由此可演绎出新的创新思路。

       华为成研所技术专家李建平现身说法,把华为工程师在工程应用里遇到的实际问题带给同学们,让大家知其然、知其所以然。

       从中频发射机、射频收发、零中频收发到射频直接采样,他为大家讲述工程师们反复思考直到确定最终方案的过程,解释每一次架构变化的原因以及触发条件,“工程上每一步的改进,大多数时候都是在不断优化某一指标,不断改进方法直到达成指标和需求最相匹配的目标,并不是一味地寻求最优解。”他这样鼓励同学们说。

产教融合:把知识的种子传播给学生

     “人才、科研投入和创新精神是华为能够赖以生存和发展的基础。”在教育部的指导下,华为于2021年开始启动校企合作计划,致力于打通人才培养“最后一公里”。2022年,基于对区域学术生态建设的需求、对成电的充分了解以及射频电路的广泛需求,澳门新葡游戏网参与到“射频电路理论与应用”产教融合课程建设中。

     “澳门新葡游戏网希望借助参与课程改革,给成电学生提供更丰富的课程资源和实践条件,把知识的种子如火种般传播出去,为射频电路领域培养既懂理论又懂设计的紧缺型人才。”华为成研所技术专家李建平表示。

       不同于科普性课程,在两个月时间重新调整、丰富课程内容后,华为专家们提出了一套符合成电学科特点和研究生学习要求的授课方案。

     “本课程最大的亮点是与行业结合紧密,综合性强,而且与华为无线部门的实际产品紧密结合。产教融合后,丰富了课程实例,同学们可以了解到射频通信在重大工程中都有很强且广泛的应用。”游长江说。

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华为成研所的专家老师在授课中

       在课程组老师讲授基础知识理论之余,华为成研所的专家老师对天线、滤波器、功放、射频小信号四个组件进行案例介绍,从需求、设计、实现等方面一一进行讲解。每个组件提供近50页幻灯片的内容量进行展示,符合成电学子学习特点以及华为开发特色。

       重视研究性的学习,强化理论与真实工程经验的结合,手把手教导学生怎么做。首先让同学们对国内外射频通信领域的最新技术进行调研,再根据指定模块的背景需求对各项指标进行解释,最后根据指标做出具体设计并仿真实现。

       以目标需求为导向,一步步剖析分解技术路线、技术流程,将系统拆解为模块级、器件级,将所学的基础理论应用到每一个器件、模块里。李建平专家认为,“卡脖子”问题落到实处,就是一种如何实现目标需求、指标是否达到的创新问题。对于射频电路,就是怎么按需搭出系统的问题。

       在与学生交流互动中,李建平也会谈到华为面临的挑战、未来规划以及未来展望,当感受到同学们对民族企业攻坚克难的精神的充分认可和点赞时,一种自豪感油然而生。他同时也相信,通过行业技术专家走进课堂,“接地气”的现身说法,更能让同学们对从事射频通信等关键技术研发工作的职业价值产生共情,进而主动将个人职业追求与国家发展需求联系起来。

课程思政:弘扬工匠精神、为国奉献精神

       在同学们眼中,“射频电路理论与应用”课程章节虽不多,但知识点覆盖全面,内容丰富,课堂精炼高效,主要章节都是电子通信领域的核心内容,对相关专业的同学十分有用。不仅如此,课程组将理论知识与案例介绍相结合,以潜移默化的方式,弘扬工匠精神、为国奉献精神。

       在讲授“通信射频系统理论”时,以澳门新葡游戏网自主组网的北斗卫星导航系统为例,让同学们知道学以致用将来可以给国家做大贡献,培养同学们的爱国情怀。

       在“射频通信系统中电路理论”板块中分析一些较为复杂电路时,向学生仔细分析设计的困难程度与制约因素,接着抛出问题——“如何才能解决设计和应用中遇到的实际问题”。

     “在课堂上讲述‘航空’手艺人胡双钱的事迹,告诉同学们不要害怕系统的复杂,也不能小看器件的微小,只要指标达标了,可能就是在某一性能上实现质的飞跃。帮助同学们培养迎难而上的工匠精神。” 游长江老师说。

       在讲授“射频通信中天线”时,以澳门新葡游戏网贵州FAST“天眼”系统为例,通过分享“FAST之父”南仁东先生的故事,让同学们知道做天线也可以为国家做出卓越贡献。

       李建平在课堂上向同学们介绍从RU改成AU,最后建成集成基站,澳门新葡游戏网为了减少插损做出的不懈努力,告诉同学们做工程不是一蹴而成,而是长期投入、反复思考的过程。

       华为作为中国民族企业,始终坚持科技自立自强,直面一次次挑战与打击,这种不懈努力的斗争精神和追求极致的工匠精神深深打动着同学们。同学们的民族自信心被充分激发,深刻认识到从事、深耕射频通信事业的重要价值,纷纷表示要将这一信念贯彻到学习中,做出工程实绩。

     “研究生是做研究的学生,要通过多阅读教材和文献,广泛而深入地学习该专业的基本知识,在理解理论原理的基础上做好项目,同时要明白澳门新葡游戏网弘扬工匠精神和为国奉献精神的目的所在。”澳门新葡游戏网射频集成电路与系统研究团队的一员,研究生杨曜林对导师文光俊教授的教诲记忆犹新。

       在老师们的悉心指导下,杨曜林从射频集成电路相关知识零基础到逐渐建立起自己的思维架构,并将所学知识应用到在研项目“PoE供电蜂窝RFID系统”中,充分感受到了课程学习带来的益处,也在这一过程中,被老师们对待学术一丝不苟的严谨态度以及对待教学孜孜不倦的精神感动,感到受益终身。

     “游老师第一节课就帮我梳理清了基站的基本构成,让我对射频和FPGA等的联系逐渐清晰。此外,游老师也分享了工程师实际工作的一部分内容,让我对未来工作有了预先了解,更加强烈地感受到实现科技自立自强是吾辈之责。”澳门新葡游戏网2023级熊伟旭说。

       文光俊、游长江等任课老师将同学们的一番激情都看在眼里,为成电青年赤诚的报国热情而感动,他们希望同学们能时刻保持善于钻研、勇于拼搏的精神,学以致用,科技报国。