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通信原理范文1
【中圖分類號】TN929.11文獻標識碼:B文章編號:1673-8500(2013)01-0025-02
對于三值光纖通信是現代通信技術中一中新的通信技術,其主要是采用了線偏光的兩個互相垂直的穩定的偏振趨向和零光強來完成光的三值編碼調制出三值碼元進行網絡信息傳輸,這項新的技術進一步的提高了傳統光纖的通信容量,同時這項技術實現了先偏光等通信手段的實用化,進一步加強了光纖的通信能力,極大的發展了通信技術,而且光的多值碼元的編碼還能提高光數字網絡的信息傳輸率和頻帶的利用率。
1線偏振光的波動理論和在光纖中的傳輸原理
1.1三值光纖通信是一種新的通信技術,其理論基礎主要是線偏振光在光纖中的波動理論。光纖通信中采用了電磁波頻譜近紅外光區的1300nm和1500nm兩個低損耗的波段,但在光纖的通信中一般都是用經典的電磁波理論作為光纖通信的理論基礎。光波屬于橫波,是由垂直于傳播方向的,也是由其中相互正交的電場矢量和磁場矢量的簡諧振動交替變換而產生的一種矢量波。當光波在物質間相互作用時,電場對物質的電場力要遠大于磁場對電子的作用力,所以一般使用電場強度的振動來作為光波的振動,同時用電場強度的矢量端點在空間中的運動軌跡來表示光波的偏振狀態,由于矢量的振動方向在空間中的取向是不對稱性的,這樣就使光波具有了偏振性。
1.2在研究線偏振光的波動中,光束中的光線的偏振狀態在時間和空間中的變化是相同的,所以光束都完全是偏振光。同時光波的偏振形態一般分為完全偏振光、非偏振光、部分偏振光、有線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光、有自然光、有部分線偏振光、部分圓偏振光、部分橢圓偏振光等七種,由于是在不同的媒質中對光波進行形態的描述,因此我們可以采用米勒矩陣法、復平面法、瓊斯矩陣法等表述方法對光波在傳輸過程中的偏振形態進行表示。
1.3在光纖的波動理論中,一般采用Maxwell的方程作為理論基礎來研究電磁波在光纖波動中光纖的波動,來解釋光纖理論和波動原理。同時由于存在不同的光纖材料和某些環境的因素對光波的線偏振態的產生了一定程度的影響,使光纖的纖芯在光纖的橫截面上的折射率的分布造成了影響,致使折射率發生了一定程度的變化,使其變成沿軸向不均勻的分布,對光波的偏振形態造成了影響。
2三值光纖通信原理
2.1三值光纖通信是采用了束線偏振光承載信息的方式,利用水平線偏振態、垂直線偏振態和零光強來表示不同的信息值,形成了三值的光信號,通過有關的通信元器件,來完成信息的加工和三值光纖通信,一起組合成了完整的三值光纖通信技術。由于存在光纖的材料、通信元器件和外界環境等因素,光信號的線偏振態在傳輸過程中會受到這些因素的影響而發生變化,需要使用偏振控制器才能獲得穩定的光信號,所以三值光纖實現了可以直接利用衛星激光進行通信,同時還能提高通信容量。
2.2對于三值光纖通信的系統原理,其主要是由三值光信號編碼器、光信號解碼器、偏振補償器、電信號轉換電路等組成。(如圖1所示)。
圖中所表示的是在發射端輸入電信號輸入變換器,轉換成控制信號通過控制三值光纖信號編碼器,其中在光源處再輸出線偏光調制成三值光脈沖序列,配合前面的步驟就輸出三值光信號進入光纖網絡傳輸到接收端口,然后利用偏置電壓控制器來控制偏振補償器對接收的三值光信號進行有關調整,再傳輸進入三值光信號解碼器輸出有關的電信號來反饋一定的信號傳輸進入偏置電壓控制器,偏置電壓控制器就會根據電信號進行相應的調整來再次對偏振補償器進行相應的調整,當得到穩定的電信號后傳入電信號輸出變化器中,最后接收電信號。其中三值光信號的編碼器是在電信號的控制下,利用旋光器中電控旋光效應等來調整光源所發出的線偏光來獲取三值光脈沖序列。而三值光信號解碼器是把接收的三值光信號使用偏振分光棱鏡,沿兩個不同的光路對光信號進行解碼并傳輸。同時偏振補償器是接收的三值光的同步碼序列,分兩個不同的線路的固定的相位差來補償電信號,通過識別同步碼的信號,是否啟動偏振補償器,并不斷地調整偏置電壓控制器,促使零光強脈沖寬度達到設計的標準寬度,通過控制接收的光信號來使輸出光時設計的偏振光。
2.3在三值光纖通信過程中會使用到到光學元器件(包括偏振分光鏡、旋光器和偏振片等),其中旋光器是利用SLM通過對線偏振光的振動面旋轉90°來獲得互相垂直的線偏振光。而三值光纜的通信系統的主要是由三值光發送機、三值光接收器和再生器等組成,其中基本上是通過對兩值光纜網對三值光纖通信進行縱向編碼來實現三值光纖通信的信息傳輸量和頻帶的利用率。同時三值光信號的發送機原理是通過直接調制或間接調制三值光發送機,來使機器不間斷的輸入光信號,以達到對三值光信號的發送。其次是三值光信號的接收機是通過直接檢波的原理來完成對三值光信號的接收工作。在整個三值光纖通信過程中,銜接的都比較緊密,而且每個環節都需要嚴格按照規范的操作進行,這樣才能保證獲取穩定的三值光信號,以保證整個三值光信號的傳輸通信。
總結:本文主要對三值光纖通信原理進行了淺要地論述和探討,進一步研究和了解了三值光纖的通信技術。在對進行網絡通信技術的研究過程中,我們需要掌握過硬的專業知識,并結合國內外先進的光纖通信技術,進一步對光電子信息技術、計算機科技和光纖通信技術等進行研究,認真分析研究三值光纖的通信原理,加強對三值光纖的利用,使我國在光電子信息技術能夠得到長足的發展和進步。
參考文獻
[1]徐坤,謝世鐘.《高速光纖通信中的偏振模色散及其補償技術》[J],半導體光電,2000年01期
[2]金翊.《三值光計算機原理和結構》[D],西北工業大學,2002年
[3]張華清.《通信網時鐘同步方案》[J],北京廣播學院學報(自然科學版),1999年02期
通信原理范文2
隨著社會的發展和科技的進步,我們國家的電力行業作為我們國家社會建設的基本行業也在進行著飛速的發展。電力系統的快速發展,同時促進著我們國家電力運營行業的發展。目前,我們國家的電力運營正在朝著市場化方向不斷發展。電網的結構和運行環境也在不斷的復雜化。同時電網安全問題受到了更加廣泛的關注。而繼電設備正是電網安全的保障,也是整個電網系統的“第一道防線”。藉此,本文立足于現階段廣域后備保護原理與通信技術研究現狀,并對其進行了研究和分析。
【關鍵詞】
廣域后備保護原理;通信技術;IEC61850;通信建模
前言:
隨著我們國家的經濟不斷發展,科技的不斷進步,人們對于電力的的要求越來越高。過量的市場需求對電力運輸的安全性和可靠性提出了更高的要求。電網作為電力運輸的載體。對于電力運輸穩定、高效、安全起著重要的作用。而繼電保護設備又是電網正常運行基礎所在,因此對于電力運輸的要求最終將會落在后備保護。傳統的后備保護方法已經逐漸暴露出其自身不足的地方,并且在正常的工作中頻頻新出現問題。因此,對廣域后備保護原理與通信技術研究有著鮮明的現實意義。
一、廣域后備保護研究現狀
對于廣域后備保護的研究,我們首先對廣域后備保護的結構進行了簡要的分析,經過分析和總結我們將廣域后備保護的結果歸納為:合并單元格、智能終端、廣域后備保護的終端單元。在合并單元格、智能終端接入廣域后備保護的終端單元時,其將會采用“直采直跳”的方式進行組網。在這個網組中,每一個變電站都會配置一個廣域后備保護的終端單元。并且每個廣域后備保護的終端單元都具有相同的功能和效用[1]。
二、基于IEC61850的廣域后備保護通信建模
廣域后備保護需要借助一個廣域通信系統來獲取電網的信息。因此我們需要建立一個可以滿足個廣域后備保護功能的通信系統。隨著科技的發展和時代進步,IEC61850成為了現階段智能變電站的唯一標準。但是就目前頒布的IEC61850相關規范條例來看,并沒涉及到廣域后備保護領域。通過研究和設計,我們基于IEC61850基礎,構建了新的建模標準。而IEC61850的建模標準,采用的是面向對象的建模方式和層層包含的建模方法。其主要包含了以下幾個層次:服務器建模、通信信息交換服務建模、邏輯設備建模、邏輯節點和數據、數據屬性建模[2]。
三、廣域后備保護通信系統的設計及其網絡性能評估
3.1廣域后備保護通信系統的設計
對于廣域后備保護通信系統的設計我們主要利用了“網采網跳”的獨立組網形式。其在組網設計中應該遵循以下要求:1)過程層SV網絡、過程層GOOSE網絡宜按電壓等級分別組網。2)220kV及以上電壓等級繼電保護系統應遵循雙重化配置原則。雙重化配置的兩套過程層網絡應遵循完全獨立的原則。110kV過程層網絡宜按雙網配置。3)110kV及以下電壓等級宜采用保護測控一體化設備。4)任兩臺智能電子設備之間的數據傳輸路由不應超過4個交換機[3]。
3.2廣域后備保護通信系統的網絡性能評估
我們對于廣域后備保護通信系統的網絡性能評估主要的方法是通過對廣域數據流的時延約束來進行分析。對于廣域數據流沃恩在研究的時候將其歸類周期性數據流、突發性數據流、隨機數據流三個方面。同時,通信網絡性能的好壞也會直接影響廣域后備保護的性能,因此,對于網絡性能的合理性評估也是廣域后備保護工作中需要的研究的重點之一。我們要求通信系統要具有傳輸數據快、傳輸數據完整、傳輸數據精確、時延抖動小、帶寬利用率高等特點[4]。
四、結論
電力電工行業是我們國家的基礎行業,其為我們國家的經濟建設和社會建設提供了必要的原動力。但是隨著我們國家經濟的不斷建設,我們國家人民對于電力的需求量逐漸的增大,這在一定程度促使著我們國家的電網需要進行大規模的建設。而傳統的后備保護系統對于現如今大規模且高精尖電網保護已經表現出力不從心。因此,為保護我們國家電力傳輸工作的質量,我們應該基于時代的大背景下,研究新型工藝技術,來應對電力行業的迅速發展,保持電力傳輸的高效、安全、穩定。
作者:雷超 單位:北京理工大學珠海學院
參考文獻
[1]何志勤.基于故障元件識別的智能電網廣域后備保護關鍵技術研究[D].華中科技大學,2012.
[2]董雪源.基于互聯網技術的電力系統廣域保護通信系統研究[D].西南交通大學,2012.
通信原理范文3
高等教育最重要的并不局限于教會學生具體的知識,更重要的是做人。曾任微軟全球副總裁李開復先生說過:“教育的真諦就是當你忘記一切所學到的東西之后所剩下的東西……是你學習新事物和解決新問題的能力。”華中科技大學原校長李培根先生在近期來校的一次“其實你可以”的報告告訴了所有人,人的潛能遠未被開發,人們應該有信心、有能力學習。作為教師,完成教學任務的同時,多注意學生行為,引導他們朝著正確方向前進。針對遇到的問題,我們采取了一些措施。
1.1梳理信息,樹立信心
教師試做過相應的實驗會發現實驗的難點在哪兒,結果怎么樣。根據實驗難度區分講解的程度:對容易的實驗項目,讓學生自己摸索,鼓勵學生膽大細心地使用設備,不要怕實驗中出問題,出了問題,也不要驚慌,尋找問題的原因;對難度高的實驗項目,提示學生哪里可能出問題,有哪些解決思路,如果有必要,則進行簡要演示。
1.2加強預習,加強過程監督
預習報告是實驗的必備環節,如何去寫呢?不少同學認為是把實驗指導書的內容抄寫一遍。在第一次實驗時,就專門講解本課程實驗的預習方法,如何寫預習報告等。比如告訴學生需寫出實驗的基本原理,從理論上計算,信號在系統的每個模塊的圖形應該是什么等。實驗過程中,考慮到實驗室的空間、實驗箱的配備以及學生的合作精神,我校的通信原理實驗項目主要是二人一組完成,個別同學一人一組,有些同學就利用二人一組的“漏洞”進行投機取巧,比如老師沒有走到該實驗臺面前時,做其他與實驗無關的事情。實驗過程中,老師需要記錄下每一個學生的實驗工作態度,并將其納入最終的考核評價中。
1.3軟件仿真及多媒體教學
我校的理論課程絕大部分采用的是多媒體教學方案,實驗教學已經部分采用了多媒體教學方法。通信原理是一門理論性很強的課程,學生在很短的時間內,要掌握大量的運算及深刻理解其原理,具有一定的難度;通信原理是一門基礎而要重要的課程,前人進行了大量的研究工作,已經出現了很多軟件專門針對通信的原理進行探討、分析[3]。軟件仿真在某種程度了形象地顯示出一種結果,顯示出原理運行的過程,幫助學生能夠從形象思維角度深入地理解所學知識。引進一種適合我校學生和我校的特色的軟件,是目前一個緊迫的任務,并提出了相關的計劃,預計在明年能夠進行相關方面的建設。
2實踐效果
我校電子信息專業招生已經有10年歷史,進行了多年通信原理教學。在以往的教學過程中,將有關思想貫穿于通信原理實驗項目和有關專業課程設計中,促進了學生的學習積極性,提高了學生學習的主觀能動性,相當一部分學生表現出極大的自信心和滿足感、成就感。除了要求學生熟練掌握專業課之外,還鼓勵同學們參與學校內各種競賽,讓他們并在競賽中獲得了鍛煉和成長,也促進了實驗水平的提高,進而推動了學生對理論的理解,促進學生自身素質全面提高。
3結束語
通信原理范文4
處于信息化社會的“大信息”時代[1],信息技術特別是通信技術廣泛普及和滲透到社會的每個領域。對于高等教育而言,所有學科都帶有信息技術的烙印?!锻ㄐ旁怼肥歉叩裙た圃盒C嫦蛐畔⑼ㄐ偶夹g開設的一門重要基礎課。通過該課程的學習,使學生能掌握各種通信系統傳輸信息的基本原理和分析方法;熟悉通信系統的基本構成;了解有關通信系統中的技術指標及改善系統性能的一些基本技術措施;培養學生的辨證思維能力。
南京郵電大學因郵電而生、依通信而長,是一所以信息為特色的高等院校,培養快速適應“大信息”時代的人才,是南京郵電大學核心競爭力的體現。南京郵電大學依托優勢,彰顯特色,為了學生今后快速適應“大信息”時代社會,積極構建面向“大信息”的學科專業體系。就筆者所講授的《通信原理》[2]而言,面向不同專業,開設了不同課程性質、不同學時的《通信原理》。面向通信工程、信息工程、網絡工程等專業,開設必修課程《通信原理A》,學時為80;面向具有通信應用的信息類專業,開設必修課程《通信原理B》,學時64;面向其他工科專業,開設限選課程《通信原理C》,學時48?!锻ㄐ旁鞟》和《通信原理B》課程的學生都是屬于信息通信類專業的,都學過《概率論與隨機過程》《信號與系統》等先修課程,同時后續一般還有詳細介紹各種通信系統的專業課程,如,《移動通信》《光纖通信》等,諸多老師和教學專家對該課程的教學進行了頗有成效的探討[3-5]。
筆者主要針對《通信原理C》,即“大信息”背景下其他非信息通信類專業《通信原理》的教學進行一定的探索。在筆者教授《通信原理C》的過程中,發現這門課程的教學存在以下問題或難點:(1)該課程面向的是非信息通信類的工科專業的學生,他們缺乏前期系統性的通信基礎課程學習,比如:有些專業就沒有開設《信號與系統》這一門專業基礎課,這就導致講授過程中學生對通信基本概念理解存在難度。(2)因為《通信原理C》并非他們專業的必修課,不少學生會錯誤的認為該課程與他們的專業相關度不大,所以,不能引起他們足夠的興趣和重視。(3)傳統的《通信原理》授課方法注重各種通信理論公式推導,而非信息通信類的工科專業的學生需要的是了解信息通信技術的發展趨勢和各通信模塊的功能,這兩者存在著一定的矛盾。(4)傳統的課程考查方式主要是期末考試、平時習題作業等方式進行,這導致了部分學生的應試學習方式,即只通過死記硬背、生搬硬套的學習方式來應付考查,而忽視了基本信息素養的培養,違背了開設這門課程的初衷。
針對上述存在的問題,筆者在《通信原理C》的講授過程中就授課內容、授課方式、考查方式等方面進行了相關探索。
1 教學方式探索
為培養適應“大信息”時代的高素質人才,對于非信息通信類工科專業的學生,在講授《通信原理C》時,筆者主要以激發學生學習興趣和講解知識點簡明易懂為出發點,從授課內容、授課方式、考查方式等3個方面探索教學方式改革。
1.1 課程授課內容
為了激發非信息通信類專業學生對《通信原理C》課程的興趣和重視程度,在授課內容的選擇上,筆者主要從以下幾點進行了嘗試改革:(1)在正式開始課程講授之前,先闡明《通信原理C》與學生學習該專業的切合點,說明該課程在學生學習該專業的應用背景,這能極大的激發學生的學習動力和熱情,并引發學生對通信理論和相關技術應用的廣泛遐想。比如:在給測繪工程專業的學生開始講授該課程時,講到在做測繪時,有時要用到衛星測繪數據,而這些數據正是通過一種主要的通信方式——衛星通信來獲取的。(2)給學生強調信息通信技術的革新給日常生活帶來的巨大影響。通過描述信息通信技術的發展怎樣影響日常生活,讓學生切身體會到信息通信技術的力量,進而引起學生對該課程的重視。比如:在給材料學院的學生講授《通信原理C》時,特地從手機演變的角度講述了通信的發展歷程,隨著通信技術的發展,手機也經歷了固定電話、大體積的移動電話(大哥大)、便攜式的2G手機、可以上網的3G手機、可以在線視頻的4G手機以及即將出現的可高速傳輸數據的5G手機等各個階段。(3)在講授《通信原理C》時,重點闡述基本原理和重點概念,而不必詳細推導理論公式。因學時有限,非信息通信專業的學生應掌握通信的理論框架和基本原理,在將來需要使用的時候知道從哪方面著手查找資料和進一步研究。
1.2 課程授課方式
根據授課內容的特點,有針對性的選擇授課方式能達到更好的教學效果。對于非信息通信類工科專業,筆者主要闡述《通信原理C》中的基本原理和重點概念、而不是詳細推導理論公式,這就確定了采用多媒體教學是一種適當的授課方式。較傳統的板書,采用多媒體教學,能夠更加直觀明了、高效的講授該課程。例如:在講授二進制相移鍵控調制系統(2PSK)解調時,可以在PPT上逐一展示各點波形,并通過波形清晰描述倒π現象帶來的嚴重后果,若采用板書則很難達到該效果。同時,在講授具體知識點時,應注意靈活采用各種具體的教學方法,以達到加深理解、融會貫通的效果。比如:在講授二進制數字調制時,應采用比較教學法,與之前的模擬調制的實現方式、解調方法、調制性能進行比較教學。最后,在講授課本知識時,適時的插入仿真圖形來說明,這能加深學生對理論知識的直觀感受。筆者在講授二進制數字調制系統時,在比較了2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的誤碼率理論值的基礎上,在PPT上畫出了在不同信噪比下的它們誤碼率的仿真曲線,學生的反應非常積極。
1.3 課程考查方法
課程通常考查方法是期末考試與課后作業題相結合的方式,但是該方法容易使《通信原理C》落入應試教育的泥潭。學生用死記硬背、生搬硬套課本知識的方式來應付考查,背離了素質教育方向,無法培養出適應“大信息”時代所必需的素質。筆者為了強化學生將課本知識轉化為自身技能的素質,在該課程的考查方式中,增加了軟件仿真考查。讓學生課后利用Matlab的Simulink功能來動態仿真出一個通信系統的模型,給出模型中采用的模擬信號數字化方法、調制方式、信道編碼方法、譯碼方法、解調技術等,并評價不同方法、不同參數下系統性能的優劣,通過軟件仿真過程,既加深了學生對通信各個模塊清晰的認識又培養了學生系統建模的水平。同時,為了加強學生將課本知識和信息社會相結合,筆者給學生布置了一項實踐性的大作業,調研“大信息”時代自己接觸到的各種通信系統采用的調制方式及各自特點,比如:常用的收音機、家里收看的數字電視等。通過后續反饋可以看出,該大作業使學生認識到了《通信原理》課程的影響和價值,并極大的加強了學生對“大信息”時代的感受,加強了其理論聯系實際的能力。
2 結語
面向“大信息”時代,筆者針對非信息通信類專業《通信原理》課程的教學進行了相關探索,在授課內容、授課方式和考查方法等方面得出了一些有價值的經驗,在并提出了一些相應的改革建議。希望筆者的探索能起到拋磚引玉的作用,各高校相關課程的任課老師共同推動《通信原理》課程的發展。
通信原理范文5
培養學生學習興趣首先提高學生對該課程的重視程度,本門課不僅是專業基礎課,而且是研究生入學考試專業課的必考科目,鼓勵大家好好學習,向更高的目標努力奮斗。其次充分調動學生的積極性,在教學中以學生為主體,根據學生的專業基礎、思維特點結合教學大綱的要求,多樣化地組織教學,多種方法與手段并用,激發學生的興趣,讓學生樹立正確的學習態度,促使其最大限度地挖掘自身潛能,高效自主地進行學習。修訂教學大綱我院電子信息工程專業建設時間短,相應的教學大綱和標準同其他老牌學校相比尚存在一定差距。目前所制定的教學大綱應該使電子信息工程人才培養模式從單一型向應用型的培養模式轉變,制定一個適合我校專業特色和學生特點的培養模式,這就要求教學大綱從根本上進行改革,改變原有的教學模式,擺脫固有的管理方法,制定符合社會需要的應用型人才培養方案。
改進教學方法首先改革課程教學內容,使教學內容具有基礎性、綜合性、實踐性。把原來單一的專業理論教學內容重新設計成不同專業方向相互交叉、相互滲透的教學內容,在拓展學生的知識面、豐富學生的理論知識體系的同時,增加實踐的機會,提高他們的動手能力。其次拋棄傳統單一的課堂教學形式,開展多樣性、趣味性的教學。在組織教學中將課內知識講授和課外實習相互結合起來,豐富學科內容。通過教師指導,結合校企聯合的優勢,帶領學生走到企業中去,多聽、多看、多思考,把平時所學應用到實際工程中,全面培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力,切實增強學生的綜合素質和改革創新精神,為他們走向社會打下堅實基礎。
改進教學手段通信原理課程基本原理多、公式推導復雜、流程圖原理分析圖也很多,使用傳統的板書講授費時費力效果還不好,很多復雜公式的推導、原理分析都很慢,不夠清晰明了,所以采用多媒體教學和板書結合的方式,節省了時間,兩種方法還可以優勢互補。利用多媒體課件直觀地給學生展示出講課內容,并用板書輔助講解,幫助學生理解,使講述內容更連貫,同時給學生空出相當多的一部分時間來消化吸收所學知識,又可以在課堂上提出問題,討論問題,增加師生互動性,一舉多得。除此之外,還可以讓學生自己備課,講一些簡單的章節,既督促他們課下預習,又能在學習的同時提高他們自我分析問題解決問題的能力,同時鍛煉了表達能力,把講課也融入到實踐當中。
通信原理范文6
論文摘要:針對dsp原理與應用課程的特點,從教學內容、教學方法、教學手段和實踐教學方面對dsp原理與應用課程的教學改革進行了探索與實踐。通過改革,提升了教學效果,激發了學生的創新能力,提高了學生的實際動手能力,為學生畢業后從事dsp相關的工作奠定了良好的基礎。
受高校擴招的影響,大學生就業成了各高校普遍面臨的一個關鍵問題。相對地,3g、物聯網等通信相關產業具有巨大的人才缺口。通信技術的迅猛發展,電子科技大學實驗課程必然要緊密結合當今的科技發展。要抓住機遇,培養具有市場競爭力的專業人才,就要在專業教學過程中著重培養學生的實踐能力,成為市場所需要的人才。
實驗教學作為高等學校教學工作的重要組成部分,對培養學生的動手能力、分析解決問題的能力、正確的思維方法及嚴謹的工作作風等方面起著不可替代的作用,它是培養實踐型人才的重要途徑。基于上述認識,實驗課程應與現代科技同步發展,從而制訂出實驗課教學改革的具體實施方案。
1通信原理實驗課程特點
通信原理是通信、電子工程等專業的主干課程之一,是移動通信、光纖通信、衛星通信、計算機通信等后繼專業課程的基礎,也是許多高校研究生入學考試的課程之一。課程主要講述信號傳輸的基本原理、方法和性能,結合實際的有線與無線通信系統的工作原理,使學生系統地了解和掌握現代通信的基礎理論和設計思想。該課程內容豐富、理論抽象,對工程數學及其應用能力要求高,從而導致學生學習的難度偏大,很容易“畏難而退”。通過開設通信原理實驗課程,使理論與實踐的結合,既有助于提高學生的學習興趣,加強理論知識的掌握,又可以培養學生的動手能力,將大大提升通信工程專業人才的培養質量。
鑒于目前通信原理實驗課程的內容單一,以驗證性實驗為主,效果一般,重新規劃通信原理實驗課程,從教學資源和教學方法兩個方面進行整合改革。
2多種實驗平臺的整合
基于通信原理課程的特點以及實驗設計的目的,實驗平臺的選擇是至關重要的。在現有條件下,適合應用在通信原理實驗當中的平臺主要有通信原理實驗箱、計算機仿真平臺以及設計平臺。在操作不同類型的通信原理實驗過程中, 這些平臺各有優缺點,應針對各種實驗方式的特點進行設計,達到最佳效果。
2.1 實驗箱平臺
實驗箱平臺一直是通信原理實驗使用的傳統教學方式,這種平臺對驗證性實驗比較適用,有利于加深通信原理單個知識點的理解。對實驗箱的使用,需著重考慮實驗課和理論課的協調配合,避免出現實驗內容與理論內容脫節,超前或滯后的方式,針對這一問題,在具體教學中可采用課程組長負責制,由課程組長整體協調理論課和實驗課內容,以達到最佳實驗效果。
2.2 軟件仿真平臺
可用于通信原理實驗的仿真軟件主要有兩款:systemview和matlab。這兩款軟件都可進行通信系統的仿真設計與分析,有助于學生構建系統整體概念,是對理論課所學知識的一種綜合應用??勺寣W生自己動手,對常用的模塊自己編寫文件,從具體模塊的實現到整體系統的架構,可很好的加強學生對知識的掌握,有助于培養綜合思維能力。
2.3 eda的實驗平臺
eda實驗平臺相對于傳統的通過一些專用集成芯片搭建通信系統的實驗方式,可以避免使用種類繁多的專用集成芯片,從而簡化了電路。學生用硬件描述語言編寫程序,可以在同一可編程邏輯器件上完成各種不同的通信技術,避免了連線的繁瑣。并且可以在一個通用的基于eda的硬件平臺上,來實現所有的實驗內容。而且要采用eda技術,學生必須自己在充分掌握實驗理論的基礎上自己編寫程序,這有別于傳統實驗中學生只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗。這將大大調動學生的創造性和主觀能動性,對提高學生的實驗興趣也有很大的幫助。
總體而言,實驗平臺的選擇主要是充分利用學?,F有的教學條件,盡量在現有條件下為學生提供更多的實驗機會,充分培養學生的實踐能力,提高學生的競爭力。
3教學方法和內容的改革
實驗開設是否成功和教學方法是分不開的。因此,為了融多種實驗平臺于通信原理的實驗教學中,必須對傳統的實驗教學方法及內容進行相應的改革。從單一的驗證性實驗向多種實驗模式相結合轉變,從僅1個學期的單一通信原理實驗,向穿插于整個大學時期的多種方式的混合實驗課程轉變。充分利用現有實驗條件,將通信原理實驗內容調整為驗證性、綜合性和創新性實驗3部分。
3.1 驗證性實驗
驗證性實驗的關鍵是與理論知識的緊密結合,輔助學生理解掌握理論知識,因此從實驗時間、實驗方式、實驗內容的安排上都應與理論課相協調,才能達到最好的實驗效果。因此在驗證性實驗的改革調整中應貫穿這一原則,以期找到最佳的實驗方案。針對這一情況,對驗證性實驗的教學內容以及實驗方式進行改革。
(1)實驗內容:驗證性實驗課應與理論課同步進行,緊密結合,實驗時間應與理論課的主講教師協調,靈活調整。實驗內容應配合理論課的教學需要,著重對理論理解中的重點和難點進行實驗,通過實驗加強學生對理論知識的理解掌握。
(2)實驗方法:可以采用學生動手和教師演示相結合的方式進行。學生以實驗箱進行仿真實驗為主,教師上課的過程可輔助以matlab仿真結果,以加強學生對理論知識的理解掌握。實驗箱除了驗證通信原理理論知識外,還和通信原理知識的實際應用結合起來,譬如它還會要求學生對通信信號的時延和同步等問題進行分析,為實際通信電路的設計奠定較好的基礎。
3.2 綜合性實驗
綜合性實驗的關鍵是讓學生構建完整的通信系統概念,能將所學知識連貫起來,綜合應用。因此在綜合性實驗的改革調整中應貫穿這一原則,以期找到最佳的實驗方案。
(1)實驗內容:綜合性實驗強調對通信系統整體的掌握。學生在理論課和驗證性實驗課上學習了通信系統各組成模塊的內容,通過綜合性實驗,將信號的調制解調、編碼解碼、復用解復用、信道、濾波等多個環節結合在一起,構架一個完整的通信系統,完成信號的傳輸,培養綜合運用能力。
(2)實驗方法:以實驗箱和仿真實驗相結合的方式進行。對于一些簡單的綜合系統,可以利用實驗箱完成,讓學生利用之前做過驗證性實驗的模塊,搭建一些簡單的通信系統。對于大型通信系統,實驗箱無法完成就可以采用軟件仿真的方式進行。其中systemview軟件平臺對設計綜合性實驗具有操作簡單、貼切實際的硬件實現。因此,對大型的難度較大的通信系統,可以建議學生采用這個平臺。但是對系統架構較簡單的數字通信系統,建議學生采取matlab的模塊仿真加eda設計進行操作,eda實驗平臺對數字通信系統有很好的優勢,也是結合實際工程設計的要求來進行。
3.3 設計性實驗
通信原理課程的設計性實驗主要目的是將理論與實際相結合,讓學生根據給定的技術要求實現一些簡單的通信模塊,為以后的實際工作預演。
(1)實驗內容:主要是按照要求的技術指標,設計實現具有一定功能的通信模塊,比如實現一個用于普通電話機的話音信號編碼器,或者實現一個具有一定增益要求的放大器等。
(2)實驗方法:模塊仿真和eda設計相結合。當前在實際通信模塊產品開發過程中,大多采用matlab仿真加eda或dsp設計工具實施,其中dsp工具對普通高等學校的學生來說難度較大,因此一般可考慮采用eda設計工具,條件允許的情況下可為學生提供eda和dsp兩種平臺,學生可以按照個人的興趣自愿選擇設計手段。譬如卷積編碼模塊的設計性實驗,可以采用matlab對確定的卷積編碼器進行功能仿真,如果仿真和理論分析結果一致,則說明設計思路正確。在這基礎上,再采用eda開發系統或dsp開發系統對卷積編碼器進行系統選型、實驗和測試,并對其運行速率等性能進行分析,以便重新設置參數,進一步提高它的性能等。該實驗過程可以縮短開發流程,降低開發成本,可以使學生掌握實際工程的設計方法,能更好地為今后的學習和工作做準備。
(3)教學安排:這部分實驗不在實驗教學學時內安排,目前主要以兩種形式開展,一是作為畢業設計,二是在高年級開設專門的設計性實驗課程,此時學生相關的軟硬件知識已經學習了,通過設計性實驗可以將各種知識整合,綜合利用。在整個設計性實驗過程中,實驗室對學生全天候開放,學生可以在課余時間來實驗室進行設計、制作和調試。此時學生沒有其他因素干擾,可專心投入,收獲較大,且對后面的就業非常有利。
設計性實驗是偏重于應用的實驗,通過實驗過程,使學生具備一定的實踐能力和創新能力,使實驗教學真正成為培養學生實踐能力的重要環節。
4結束語
針對目前通信原理實驗僅采用實驗箱進行驗證類實驗,實驗方式單一,效果較差,未充分利用現有的實驗條件的情況,將多種類型的實驗平臺進行整合,在學院及系里教學規劃和實驗經費允許的情況下,將課程內容調整為驗證性、綜合性和創新性實驗3部分,使實驗內容既配合理論課程的教學,又與現代通信技術同步發展,使實驗課程的教學從內容到形式上都有較大改觀。
總之,通過采取多種實驗模式相結合的靈活教學方法,最終目的只有一個,就是希望使學生經過大學4年的學習,成為具有扎實理論基礎、較強動手能力的高素質人才,同時又具有較強的市場競爭力。
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