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通信原理范文1
【中图分类号】TN929.11文献标识码:B文章编号:1673-8500(2013)01-0025-02
对于三值光纤通信是现代通信技术中一中新的通信技术,其主要是采用了线偏光的两个互相垂直的稳定的偏振趋向和零光强来完成光的三值编码调制出三值码元进行网络信息传输,这项新的技术进一步的提高了传统光纤的通信容量,同时这项技术实现了先偏光等通信手段的实用化,进一步加强了光纤的通信能力,极大的发展了通信技术,而且光的多值码元的编码还能提高光数字网络的信息传输率和频带的利用率。
1线偏振光的波动理论和在光纤中的传输原理
1.1三值光纤通信是一种新的通信技术,其理论基础主要是线偏振光在光纤中的波动理论。光纤通信中采用了电磁波频谱近红外光区的1300nm和1500nm两个低损耗的波段,但在光纤的通信中一般都是用经典的电磁波理论作为光纤通信的理论基础。光波属于横波,是由垂直于传播方向的,也是由其中相互正交的电场矢量和磁场矢量的简谐振动交替变换而产生的一种矢量波。当光波在物质间相互作用时,电场对物质的电场力要远大于磁场对电子的作用力,所以一般使用电场强度的振动来作为光波的振动,同时用电场强度的矢量端点在空间中的运动轨迹来表示光波的偏振状态,由于矢量的振动方向在空间中的取向是不对称性的,这样就使光波具有了偏振性。
1.2在研究线偏振光的波动中,光束中的光线的偏振状态在时间和空间中的变化是相同的,所以光束都完全是偏振光。同时光波的偏振形态一般分为完全偏振光、非偏振光、部分偏振光、有线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、有自然光、有部分线偏振光、部分圆偏振光、部分椭圆偏振光等七种,由于是在不同的媒质中对光波进行形态的描述,因此我们可以采用米勒矩阵法、复平面法、琼斯矩阵法等表述方法对光波在传输过程中的偏振形态进行表示。
1.3在光纤的波动理论中,一般采用Maxwell的方程作为理论基础来研究电磁波在光纤波动中光纤的波动,来解释光纤理论和波动原理。同时由于存在不同的光纤材料和某些环境的因素对光波的线偏振态的产生了一定程度的影响,使光纤的纤芯在光纤的横截面上的折射率的分布造成了影响,致使折射率发生了一定程度的变化,使其变成沿轴向不均匀的分布,对光波的偏振形态造成了影响。
2三值光纤通信原理
2.1三值光纤通信是采用了束线偏振光承载信息的方式,利用水平线偏振态、垂直线偏振态和零光强来表示不同的信息值,形成了三值的光信号,通过有关的通信元器件,来完成信息的加工和三值光纤通信,一起组合成了完整的三值光纤通信技术。由于存在光纤的材料、通信元器件和外界环境等因素,光信号的线偏振态在传输过程中会受到这些因素的影响而发生变化,需要使用偏振控制器才能获得稳定的光信号,所以三值光纤实现了可以直接利用卫星激光进行通信,同时还能提高通信容量。
2.2对于三值光纤通信的系统原理,其主要是由三值光信号编码器、光信号解码器、偏振补偿器、电信号转换电路等组成。(如图1所示)。
图中所表示的是在发射端输入电信号输入变换器,转换成控制信号通过控制三值光纤信号编码器,其中在光源处再输出线偏光调制成三值光脉冲序列,配合前面的步骤就输出三值光信号进入光纤网络传输到接收端口,然后利用偏置电压控制器来控制偏振补偿器对接收的三值光信号进行有关调整,再传输进入三值光信号解码器输出有关的电信号来反馈一定的信号传输进入偏置电压控制器,偏置电压控制器就会根据电信号进行相应的调整来再次对偏振补偿器进行相应的调整,当得到稳定的电信号后传入电信号输出变化器中,最后接收电信号。其中三值光信号的编码器是在电信号的控制下,利用旋光器中电控旋光效应等来调整光源所发出的线偏光来获取三值光脉冲序列。而三值光信号解码器是把接收的三值光信号使用偏振分光棱镜,沿两个不同的光路对光信号进行解码并传输。同时偏振补偿器是接收的三值光的同步码序列,分两个不同的线路的固定的相位差来补偿电信号,通过识别同步码的信号,是否启动偏振补偿器,并不断地调整偏置电压控制器,促使零光强脉冲宽度达到设计的标准宽度,通过控制接收的光信号来使输出光时设计的偏振光。
2.3在三值光纤通信过程中会使用到到光学元器件(包括偏振分光镜、旋光器和偏振片等),其中旋光器是利用SLM通过对线偏振光的振动面旋转90°来获得互相垂直的线偏振光。而三值光缆的通信系统的主要是由三值光发送机、三值光接收器和再生器等组成,其中基本上是通过对两值光缆网对三值光纤通信进行纵向编码来实现三值光纤通信的信息传输量和频带的利用率。同时三值光信号的发送机原理是通过直接调制或间接调制三值光发送机,来使机器不间断的输入光信号,以达到对三值光信号的发送。其次是三值光信号的接收机是通过直接检波的原理来完成对三值光信号的接收工作。在整个三值光纤通信过程中,衔接的都比较紧密,而且每个环节都需要严格按照规范的操作进行,这样才能保证获取稳定的三值光信号,以保证整个三值光信号的传输通信。
总结:本文主要对三值光纤通信原理进行了浅要地论述和探讨,进一步研究和了解了三值光纤的通信技术。在对进行网络通信技术的研究过程中,我们需要掌握过硬的专业知识,并结合国内外先进的光纤通信技术,进一步对光电子信息技术、计算机科技和光纤通信技术等进行研究,认真分析研究三值光纤的通信原理,加强对三值光纤的利用,使我国在光电子信息技术能够得到长足的发展和进步。
参考文献
[1]徐坤,谢世钟.《高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术》[J],半导体光电,2000年01期
[2]金翊.《三值光计算机原理和结构》[D],西北工业大学,2002年
[3]张华清.《通信网时钟同步方案》[J],北京广播学院学报(自然科学版),1999年02期
通信原理范文2
随着社会的发展和科技的进步,我们国家的电力行业作为我们国家社会建设的基本行业也在进行着飞速的发展。电力系统的快速发展,同时促进着我们国家电力运营行业的发展。目前,我们国家的电力运营正在朝着市场化方向不断发展。电网的结构和运行环境也在不断的复杂化。同时电网安全问题受到了更加广泛的关注。而继电设备正是电网安全的保障,也是整个电网系统的“第一道防线”。藉此,本文立足于现阶段广域后备保护原理与通信技术研究现状,并对其进行了研究和分析。
【关键词】
广域后备保护原理;通信技术;IEC61850;通信建模
前言:
随着我们国家的经济不断发展,科技的不断进步,人们对于电力的的要求越来越高。过量的市场需求对电力运输的安全性和可靠性提出了更高的要求。电网作为电力运输的载体。对于电力运输稳定、高效、安全起着重要的作用。而继电保护设备又是电网正常运行基础所在,因此对于电力运输的要求最终将会落在后备保护。传统的后备保护方法已经逐渐暴露出其自身不足的地方,并且在正常的工作中频频新出现问题。因此,对广域后备保护原理与通信技术研究有着鲜明的现实意义。
一、广域后备保护研究现状
对于广域后备保护的研究,我们首先对广域后备保护的结构进行了简要的分析,经过分析和总结我们将广域后备保护的结果归纳为:合并单元格、智能终端、广域后备保护的终端单元。在合并单元格、智能终端接入广域后备保护的终端单元时,其将会采用“直采直跳”的方式进行组网。在这个网组中,每一个变电站都会配置一个广域后备保护的终端单元。并且每个广域后备保护的终端单元都具有相同的功能和效用[1]。
二、基于IEC61850的广域后备保护通信建模
广域后备保护需要借助一个广域通信系统来获取电网的信息。因此我们需要建立一个可以满足个广域后备保护功能的通信系统。随着科技的发展和时代进步,IEC61850成为了现阶段智能变电站的唯一标准。但是就目前颁布的IEC61850相关规范条例来看,并没涉及到广域后备保护领域。通过研究和设计,我们基于IEC61850基础,构建了新的建模标准。而IEC61850的建模标准,采用的是面向对象的建模方式和层层包含的建模方法。其主要包含了以下几个层次:服务器建模、通信信息交换服务建模、逻辑设备建模、逻辑节点和数据、数据属性建模[2]。
三、广域后备保护通信系统的设计及其网络性能评估
3.1广域后备保护通信系统的设计
对于广域后备保护通信系统的设计我们主要利用了“网采网跳”的独立组网形式。其在组网设计中应该遵循以下要求:1)过程层SV网络、过程层GOOSE网络宜按电压等级分别组网。2)220kV及以上电压等级继电保护系统应遵循双重化配置原则。双重化配置的两套过程层网络应遵循完全独立的原则。110kV过程层网络宜按双网配置。3)110kV及以下电压等级宜采用保护测控一体化设备。4)任两台智能电子设备之间的数据传输路由不应超过4个交换机[3]。
3.2广域后备保护通信系统的网络性能评估
我们对于广域后备保护通信系统的网络性能评估主要的方法是通过对广域数据流的时延约束来进行分析。对于广域数据流沃恩在研究的时候将其归类周期性数据流、突发性数据流、随机数据流三个方面。同时,通信网络性能的好坏也会直接影响广域后备保护的性能,因此,对于网络性能的合理性评估也是广域后备保护工作中需要的研究的重点之一。我们要求通信系统要具有传输数据快、传输数据完整、传输数据精确、时延抖动小、带宽利用率高等特点[4]。
四、结论
电力电工行业是我们国家的基础行业,其为我们国家的经济建设和社会建设提供了必要的原动力。但是随着我们国家经济的不断建设,我们国家人民对于电力的需求量逐渐的增大,这在一定程度促使着我们国家的电网需要进行大规模的建设。而传统的后备保护系统对于现如今大规模且高精尖电网保护已经表现出力不从心。因此,为保护我们国家电力传输工作的质量,我们应该基于时代的大背景下,研究新型工艺技术,来应对电力行业的迅速发展,保持电力传输的高效、安全、稳定。
作者:雷超 单位:北京理工大学珠海学院
参考文献
[1]何志勤.基于故障元件识别的智能电网广域后备保护关键技术研究[D].华中科技大学,2012.
[2]董雪源.基于互联网技术的电力系统广域保护通信系统研究[D].西南交通大学,2012.
通信原理范文3
高等教育最重要的并不局限于教会学生具体的知识,更重要的是做人。曾任微软全球副总裁李开复先生说过:“教育的真谛就是当你忘记一切所学到的东西之后所剩下的东西……是你学习新事物和解决新问题的能力。”华中科技大学原校长李培根先生在近期来校的一次“其实你可以”的报告告诉了所有人,人的潜能远未被开发,人们应该有信心、有能力学习。作为教师,完成教学任务的同时,多注意学生行为,引导他们朝着正确方向前进。针对遇到的问题,我们采取了一些措施。
1.1梳理信息,树立信心
教师试做过相应的实验会发现实验的难点在哪儿,结果怎么样。根据实验难度区分讲解的程度:对容易的实验项目,让学生自己摸索,鼓励学生胆大细心地使用设备,不要怕实验中出问题,出了问题,也不要惊慌,寻找问题的原因;对难度高的实验项目,提示学生哪里可能出问题,有哪些解决思路,如果有必要,则进行简要演示。
1.2加强预习,加强过程监督
预习报告是实验的必备环节,如何去写呢?不少同学认为是把实验指导书的内容抄写一遍。在第一次实验时,就专门讲解本课程实验的预习方法,如何写预习报告等。比如告诉学生需写出实验的基本原理,从理论上计算,信号在系统的每个模块的图形应该是什么等。实验过程中,考虑到实验室的空间、实验箱的配备以及学生的合作精神,我校的通信原理实验项目主要是二人一组完成,个别同学一人一组,有些同学就利用二人一组的“漏洞”进行投机取巧,比如老师没有走到该实验台面前时,做其他与实验无关的事情。实验过程中,老师需要记录下每一个学生的实验工作态度,并将其纳入最终的考核评价中。
1.3软件仿真及多媒体教学
我校的理论课程绝大部分采用的是多媒体教学方案,实验教学已经部分采用了多媒体教学方法。通信原理是一门理论性很强的课程,学生在很短的时间内,要掌握大量的运算及深刻理解其原理,具有一定的难度;通信原理是一门基础而要重要的课程,前人进行了大量的研究工作,已经出现了很多软件专门针对通信的原理进行探讨、分析[3]。软件仿真在某种程度了形象地显示出一种结果,显示出原理运行的过程,帮助学生能够从形象思维角度深入地理解所学知识。引进一种适合我校学生和我校的特色的软件,是目前一个紧迫的任务,并提出了相关的计划,预计在明年能够进行相关方面的建设。
2实践效果
我校电子信息专业招生已经有10年历史,进行了多年通信原理教学。在以往的教学过程中,将有关思想贯穿于通信原理实验项目和有关专业课程设计中,促进了学生的学习积极性,提高了学生学习的主观能动性,相当一部分学生表现出极大的自信心和满足感、成就感。除了要求学生熟练掌握专业课之外,还鼓励同学们参与学校内各种竞赛,让他们并在竞赛中获得了锻炼和成长,也促进了实验水平的提高,进而推动了学生对理论的理解,促进学生自身素质全面提高。
3结束语
通信原理范文4
处于信息化社会的“大信息”时代[1],信息技术特别是通信技术广泛普及和渗透到社会的每个领域。对于高等教育而言,所有学科都带有信息技术的烙印。《通信原理》是高等工科院校面向信息通信技术开设的一门重要基础课。通过该课程的学习,使学生能掌握各种通信系统传输信息的基本原理和分析方法;熟悉通信系统的基本构成;了解有关通信系统中的技术指标及改善系统性能的一些基本技术措施;培养学生的辨证思维能力。
南京邮电大学因邮电而生、依通信而长,是一所以信息为特色的高等院校,培养快速适应“大信息”时代的人才,是南京邮电大学核心竞争力的体现。南京邮电大学依托优势,彰显特色,为了学生今后快速适应“大信息”时代社会,积极构建面向“大信息”的学科专业体系。就笔者所讲授的《通信原理》[2]而言,面向不同专业,开设了不同课程性质、不同学时的《通信原理》。面向通信工程、信息工程、网络工程等专业,开设必修课程《通信原理A》,学时为80;面向具有通信应用的信息类专业,开设必修课程《通信原理B》,学时64;面向其他工科专业,开设限选课程《通信原理C》,学时48。《通信原理A》和《通信原理B》课程的学生都是属于信息通信类专业的,都学过《概率论与随机过程》《信号与系统》等先修课程,同时后续一般还有详细介绍各种通信系统的专业课程,如,《移动通信》《光纤通信》等,诸多老师和教学专家对该课程的教学进行了颇有成效的探讨[3-5]。
笔者主要针对《通信原理C》,即“大信息”背景下其他非信息通信类专业《通信原理》的教学进行一定的探索。在笔者教授《通信原理C》的过程中,发现这门课程的教学存在以下问题或难点:(1)该课程面向的是非信息通信类的工科专业的学生,他们缺乏前期系统性的通信基础课程学习,比如:有些专业就没有开设《信号与系统》这一门专业基础课,这就导致讲授过程中学生对通信基本概念理解存在难度。(2)因为《通信原理C》并非他们专业的必修课,不少学生会错误的认为该课程与他们的专业相关度不大,所以,不能引起他们足够的兴趣和重视。(3)传统的《通信原理》授课方法注重各种通信理论公式推导,而非信息通信类的工科专业的学生需要的是了解信息通信技术的发展趋势和各通信模块的功能,这两者存在着一定的矛盾。(4)传统的课程考查方式主要是期末考试、平时习题作业等方式进行,这导致了部分学生的应试学习方式,即只通过死记硬背、生搬硬套的学习方式来应付考查,而忽视了基本信息素养的培养,违背了开设这门课程的初衷。
针对上述存在的问题,笔者在《通信原理C》的讲授过程中就授课内容、授课方式、考查方式等方面进行了相关探索。
1 教学方式探索
为培养适应“大信息”时代的高素质人才,对于非信息通信类工科专业的学生,在讲授《通信原理C》时,笔者主要以激发学生学习兴趣和讲解知识点简明易懂为出发点,从授课内容、授课方式、考查方式等3个方面探索教学方式改革。
1.1 课程授课内容
为了激发非信息通信类专业学生对《通信原理C》课程的兴趣和重视程度,在授课内容的选择上,笔者主要从以下几点进行了尝试改革:(1)在正式开始课程讲授之前,先阐明《通信原理C》与学生学习该专业的切合点,说明该课程在学生学习该专业的应用背景,这能极大的激发学生的学习动力和热情,并引发学生对通信理论和相关技术应用的广泛遐想。比如:在给测绘工程专业的学生开始讲授该课程时,讲到在做测绘时,有时要用到卫星测绘数据,而这些数据正是通过一种主要的通信方式——卫星通信来获取的。(2)给学生强调信息通信技术的革新给日常生活带来的巨大影响。通过描述信息通信技术的发展怎样影响日常生活,让学生切身体会到信息通信技术的力量,进而引起学生对该课程的重视。比如:在给材料学院的学生讲授《通信原理C》时,特地从手机演变的角度讲述了通信的发展历程,随着通信技术的发展,手机也经历了固定电话、大体积的移动电话(大哥大)、便携式的2G手机、可以上网的3G手机、可以在线视频的4G手机以及即将出现的可高速传输数据的5G手机等各个阶段。(3)在讲授《通信原理C》时,重点阐述基本原理和重点概念,而不必详细推导理论公式。因学时有限,非信息通信专业的学生应掌握通信的理论框架和基本原理,在将来需要使用的时候知道从哪方面着手查找资料和进一步研究。
1.2 课程授课方式
根据授课内容的特点,有针对性的选择授课方式能达到更好的教学效果。对于非信息通信类工科专业,笔者主要阐述《通信原理C》中的基本原理和重点概念、而不是详细推导理论公式,这就确定了采用多媒体教学是一种适当的授课方式。较传统的板书,采用多媒体教学,能够更加直观明了、高效的讲授该课程。例如:在讲授二进制相移键控调制系统(2PSK)解调时,可以在PPT上逐一展示各点波形,并通过波形清晰描述倒π现象带来的严重后果,若采用板书则很难达到该效果。同时,在讲授具体知识点时,应注意灵活采用各种具体的教学方法,以达到加深理解、融会贯通的效果。比如:在讲授二进制数字调制时,应采用比较教学法,与之前的模拟调制的实现方式、解调方法、调制性能进行比较教学。最后,在讲授课本知识时,适时的插入仿真图形来说明,这能加深学生对理论知识的直观感受。笔者在讲授二进制数字调制系统时,在比较了2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的误码率理论值的基础上,在PPT上画出了在不同信噪比下的它们误码率的仿真曲线,学生的反应非常积极。
1.3 课程考查方法
课程通常考查方法是期末考试与课后作业题相结合的方式,但是该方法容易使《通信原理C》落入应试教育的泥潭。学生用死记硬背、生搬硬套课本知识的方式来应付考查,背离了素质教育方向,无法培养出适应“大信息”时代所必需的素质。笔者为了强化学生将课本知识转化为自身技能的素质,在该课程的考查方式中,增加了软件仿真考查。让学生课后利用Matlab的Simulink功能来动态仿真出一个通信系统的模型,给出模型中采用的模拟信号数字化方法、调制方式、信道编码方法、译码方法、解调技术等,并评价不同方法、不同参数下系统性能的优劣,通过软件仿真过程,既加深了学生对通信各个模块清晰的认识又培养了学生系统建模的水平。同时,为了加强学生将课本知识和信息社会相结合,笔者给学生布置了一项实践性的大作业,调研“大信息”时代自己接触到的各种通信系统采用的调制方式及各自特点,比如:常用的收音机、家里收看的数字电视等。通过后续反馈可以看出,该大作业使学生认识到了《通信原理》课程的影响和价值,并极大的加强了学生对“大信息”时代的感受,加强了其理论联系实际的能力。
2 结语
面向“大信息”时代,笔者针对非信息通信类专业《通信原理》课程的教学进行了相关探索,在授课内容、授课方式和考查方法等方面得出了一些有价值的经验,在并提出了一些相应的改革建议。希望笔者的探索能起到抛砖引玉的作用,各高校相关课程的任课老师共同推动《通信原理》课程的发展。
通信原理范文5
培养学生学习兴趣首先提高学生对该课程的重视程度,本门课不仅是专业基础课,而且是研究生入学考试专业课的必考科目,鼓励大家好好学习,向更高的目标努力奋斗。其次充分调动学生的积极性,在教学中以学生为主体,根据学生的专业基础、思维特点结合教学大纲的要求,多样化地组织教学,多种方法与手段并用,激发学生的兴趣,让学生树立正确的学习态度,促使其最大限度地挖掘自身潜能,高效自主地进行学习。修订教学大纲我院电子信息工程专业建设时间短,相应的教学大纲和标准同其他老牌学校相比尚存在一定差距。目前所制定的教学大纲应该使电子信息工程人才培养模式从单一型向应用型的培养模式转变,制定一个适合我校专业特色和学生特点的培养模式,这就要求教学大纲从根本上进行改革,改变原有的教学模式,摆脱固有的管理方法,制定符合社会需要的应用型人才培养方案。
改进教学方法首先改革课程教学内容,使教学内容具有基础性、综合性、实践性。把原来单一的专业理论教学内容重新设计成不同专业方向相互交叉、相互渗透的教学内容,在拓展学生的知识面、丰富学生的理论知识体系的同时,增加实践的机会,提高他们的动手能力。其次抛弃传统单一的课堂教学形式,开展多样性、趣味性的教学。在组织教学中将课内知识讲授和课外实习相互结合起来,丰富学科内容。通过教师指导,结合校企联合的优势,带领学生走到企业中去,多听、多看、多思考,把平时所学应用到实际工程中,全面培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力,切实增强学生的综合素质和改革创新精神,为他们走向社会打下坚实基础。
改进教学手段通信原理课程基本原理多、公式推导复杂、流程图原理分析图也很多,使用传统的板书讲授费时费力效果还不好,很多复杂公式的推导、原理分析都很慢,不够清晰明了,所以采用多媒体教学和板书结合的方式,节省了时间,两种方法还可以优势互补。利用多媒体课件直观地给学生展示出讲课内容,并用板书辅助讲解,帮助学生理解,使讲述内容更连贯,同时给学生空出相当多的一部分时间来消化吸收所学知识,又可以在课堂上提出问题,讨论问题,增加师生互动性,一举多得。除此之外,还可以让学生自己备课,讲一些简单的章节,既督促他们课下预习,又能在学习的同时提高他们自我分析问题解决问题的能力,同时锻炼了表达能力,把讲课也融入到实践当中。
通信原理范文6
论文摘要:针对dsp原理与应用课程的特点,从教学内容、教学方法、教学手段和实践教学方面对dsp原理与应用课程的教学改革进行了探索与实践。通过改革,提升了教学效果,激发了学生的创新能力,提高了学生的实际动手能力,为学生毕业后从事dsp相关的工作奠定了良好的基础。
受高校扩招的影响,大学生就业成了各高校普遍面临的一个关键问题。相对地,3g、物联网等通信相关产业具有巨大的人才缺口。通信技术的迅猛发展,电子科技大学实验课程必然要紧密结合当今的科技发展。要抓住机遇,培养具有市场竞争力的专业人才,就要在专业教学过程中着重培养学生的实践能力,成为市场所需要的人才。
实验教学作为高等学校教学工作的重要组成部分,对培养学生的动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风等方面起着不可替代的作用,它是培养实践型人才的重要途径。基于上述认识,实验课程应与现代科技同步发展,从而制订出实验课教学改革的具体实施方案。
1通信原理实验课程特点
通信原理是通信、电子工程等专业的主干课程之一,是移动通信、光纤通信、卫星通信、计算机通信等后继专业课程的基础,也是许多高校研究生入学考试的课程之一。课程主要讲述信号传输的基本原理、方法和性能,结合实际的有线与无线通信系统的工作原理,使学生系统地了解和掌握现代通信的基础理论和设计思想。该课程内容丰富、理论抽象,对工程数学及其应用能力要求高,从而导致学生学习的难度偏大,很容易“畏难而退”。通过开设通信原理实验课程,使理论与实践的结合,既有助于提高学生的学习兴趣,加强理论知识的掌握,又可以培养学生的动手能力,将大大提升通信工程专业人才的培养质量。
鉴于目前通信原理实验课程的内容单一,以验证性实验为主,效果一般,重新规划通信原理实验课程,从教学资源和教学方法两个方面进行整合改革。
2多种实验平台的整合
基于通信原理课程的特点以及实验设计的目的,实验平台的选择是至关重要的。在现有条件下,适合应用在通信原理实验当中的平台主要有通信原理实验箱、计算机仿真平台以及设计平台。在操作不同类型的通信原理实验过程中, 这些平台各有优缺点,应针对各种实验方式的特点进行设计,达到最佳效果。
2.1 实验箱平台
实验箱平台一直是通信原理实验使用的传统教学方式,这种平台对验证性实验比较适用,有利于加深通信原理单个知识点的理解。对实验箱的使用,需着重考虑实验课和理论课的协调配合,避免出现实验内容与理论内容脱节,超前或滞后的方式,针对这一问题,在具体教学中可采用课程组长负责制,由课程组长整体协调理论课和实验课内容,以达到最佳实验效果。
2.2 软件仿真平台
可用于通信原理实验的仿真软件主要有两款:systemview和matlab。这两款软件都可进行通信系统的仿真设计与分析,有助于学生构建系统整体概念,是对理论课所学知识的一种综合应用。可让学生自己动手,对常用的模块自己编写文件,从具体模块的实现到整体系统的架构,可很好的加强学生对知识的掌握,有助于培养综合思维能力。
2.3 eda的实验平台
eda实验平台相对于传统的通过一些专用集成芯片搭建通信系统的实验方式,可以避免使用种类繁多的专用集成芯片,从而简化了电路。学生用硬件描述语言编写程序,可以在同一可编程逻辑器件上完成各种不同的通信技术,避免了连线的繁琐。并且可以在一个通用的基于eda的硬件平台上,来实现所有的实验内容。而且要采用eda技术,学生必须自己在充分掌握实验理论的基础上自己编写程序,这有别于传统实验中学生只需按照实验步骤连接电路甚至不需要了解原理也可以完成实验。这将大大调动学生的创造性和主观能动性,对提高学生的实验兴趣也有很大的帮助。
总体而言,实验平台的选择主要是充分利用学校现有的教学条件,尽量在现有条件下为学生提供更多的实验机会,充分培养学生的实践能力,提高学生的竞争力。
3教学方法和内容的改革
实验开设是否成功和教学方法是分不开的。因此,为了融多种实验平台于通信原理的实验教学中,必须对传统的实验教学方法及内容进行相应的改革。从单一的验证性实验向多种实验模式相结合转变,从仅1个学期的单一通信原理实验,向穿插于整个大学时期的多种方式的混合实验课程转变。充分利用现有实验条件,将通信原理实验内容调整为验证性、综合性和创新性实验3部分。
3.1 验证性实验
验证性实验的关键是与理论知识的紧密结合,辅助学生理解掌握理论知识,因此从实验时间、实验方式、实验内容的安排上都应与理论课相协调,才能达到最好的实验效果。因此在验证性实验的改革调整中应贯穿这一原则,以期找到最佳的实验方案。针对这一情况,对验证性实验的教学内容以及实验方式进行改革。
(1)实验内容:验证性实验课应与理论课同步进行,紧密结合,实验时间应与理论课的主讲教师协调,灵活调整。实验内容应配合理论课的教学需要,着重对理论理解中的重点和难点进行实验,通过实验加强学生对理论知识的理解掌握。
(2)实验方法:可以采用学生动手和教师演示相结合的方式进行。学生以实验箱进行仿真实验为主,教师上课的过程可辅助以matlab仿真结果,以加强学生对理论知识的理解掌握。实验箱除了验证通信原理理论知识外,还和通信原理知识的实际应用结合起来,譬如它还会要求学生对通信信号的时延和同步等问题进行分析,为实际通信电路的设计奠定较好的基础。
3.2 综合性实验
综合性实验的关键是让学生构建完整的通信系统概念,能将所学知识连贯起来,综合应用。因此在综合性实验的改革调整中应贯穿这一原则,以期找到最佳的实验方案。
(1)实验内容:综合性实验强调对通信系统整体的掌握。学生在理论课和验证性实验课上学习了通信系统各组成模块的内容,通过综合性实验,将信号的调制解调、编码解码、复用解复用、信道、滤波等多个环节结合在一起,构架一个完整的通信系统,完成信号的传输,培养综合运用能力。
(2)实验方法:以实验箱和仿真实验相结合的方式进行。对于一些简单的综合系统,可以利用实验箱完成,让学生利用之前做过验证性实验的模块,搭建一些简单的通信系统。对于大型通信系统,实验箱无法完成就可以采用软件仿真的方式进行。其中systemview软件平台对设计综合性实验具有操作简单、贴切实际的硬件实现。因此,对大型的难度较大的通信系统,可以建议学生采用这个平台。但是对系统架构较简单的数字通信系统,建议学生采取matlab的模块仿真加eda设计进行操作,eda实验平台对数字通信系统有很好的优势,也是结合实际工程设计的要求来进行。
3.3 设计性实验
通信原理课程的设计性实验主要目的是将理论与实际相结合,让学生根据给定的技术要求实现一些简单的通信模块,为以后的实际工作预演。
(1)实验内容:主要是按照要求的技术指标,设计实现具有一定功能的通信模块,比如实现一个用于普通电话机的话音信号编码器,或者实现一个具有一定增益要求的放大器等。
(2)实验方法:模块仿真和eda设计相结合。当前在实际通信模块产品开发过程中,大多采用matlab仿真加eda或dsp设计工具实施,其中dsp工具对普通高等学校的学生来说难度较大,因此一般可考虑采用eda设计工具,条件允许的情况下可为学生提供eda和dsp两种平台,学生可以按照个人的兴趣自愿选择设计手段。譬如卷积编码模块的设计性实验,可以采用matlab对确定的卷积编码器进行功能仿真,如果仿真和理论分析结果一致,则说明设计思路正确。在这基础上,再采用eda开发系统或dsp开发系统对卷积编码器进行系统选型、实验和测试,并对其运行速率等性能进行分析,以便重新设置参数,进一步提高它的性能等。该实验过程可以缩短开发流程,降低开发成本,可以使学生掌握实际工程的设计方法,能更好地为今后的学习和工作做准备。
(3)教学安排:这部分实验不在实验教学学时内安排,目前主要以两种形式开展,一是作为毕业设计,二是在高年级开设专门的设计性实验课程,此时学生相关的软硬件知识已经学习了,通过设计性实验可以将各种知识整合,综合利用。在整个设计性实验过程中,实验室对学生全天候开放,学生可以在课余时间来实验室进行设计、制作和调试。此时学生没有其他因素干扰,可专心投入,收获较大,且对后面的就业非常有利。
设计性实验是偏重于应用的实验,通过实验过程,使学生具备一定的实践能力和创新能力,使实验教学真正成为培养学生实践能力的重要环节。
4结束语
针对目前通信原理实验仅采用实验箱进行验证类实验,实验方式单一,效果较差,未充分利用现有的实验条件的情况,将多种类型的实验平台进行整合,在学院及系里教学规划和实验经费允许的情况下,将课程内容调整为验证性、综合性和创新性实验3部分,使实验内容既配合理论课程的教学,又与现代通信技术同步发展,使实验课程的教学从内容到形式上都有较大改观。
总之,通过采取多种实验模式相结合的灵活教学方法,最终目的只有一个,就是希望使学生经过大学4年的学习,成为具有扎实理论基础、较强动手能力的高素质人才,同时又具有较强的市场竞争力。
参考文献
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