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1、2 0 0 6 年第1 2 期(总第4 6 期)病 中 国 孔 代 材装 备“通信原理”实验教学的改革与探索贾稚琼(湖南建材高等专科学校俞 斌湖南衡阳4 2 1 0 0 8)摘要:针对“通信原理”实验教学中存在的不利于培养和提高学生分析问题和解决问题的能力的因素，从改革理论教学侧重点、改善实验教学环节等方面论述了“通信原理”实验教学改革的基本思想。关健词:通信原理实验教学S YST E M vIE W “通信原理”课程是我校重点专业“电子信息工程”的必修主干专业基础课程，也是许多学校通信类专亚研究生入学考试的必考科目 之一。为了 提高“通信原理”课程的教学质量，改进教学效果，培养和提高学生分析
2、问题和解决实际问题的能力，适应现代科学技术发展要求的高质量专业人才，近几年来，笔者对“通信原理”课程的实验教学进行了不断地改革和探索。一、改革理论教学，突出数字通信 理论教学与实践教学是相辅相成的，理论教学为实践教学提供理论基础，而通过实践教学可以反映理论教学的效果。要想提高“通信原理”课程的实践教学质量，首先应从理论教学开始，而“通信原理”课程的教学大纲规定，要求学生掌握通信系统的基本原理，尤其是数字通信的原理，牢固掌握通讯系统的方框图及各方框的输入/输出之间的关系，使学生具有深入研究和掌握现代高新通信技术与理论分析的能力。为了达到这个要求，确定了本课程内容改革的重点在于以下三点:1.以数字
3、通信为重点 模拟通信的内容(如模拟通信系统用到的调幅、调相和调频三大调制技术)在“高频电子线路”课程中已讲过，加之随着数字电路的发展和超大规模集成电路生产水平的提高，数字通信有取代模拟通信的趋势，所以“通信原理”课程要以数字通信为重点，精简教学内容，同时要使教学内容具有实用性和先进性，在课程中主要讲解数字通信，介绍以数字通信原理为理论依据的现代通信原理。2.增加数字载波调制技术的内容 随着移动通信、卫星通信和计算机通信技术的发展和广泛应用，新的数字载波调制技术不断涌现，所以应重点介绍新的数字载波调制技术，而对二进制幅度、频移和相移键控原理只作简单介绍。例如计算机通信中广泛应用的调制解调器M O
4、 D E M 用到了数字载波调制技术，早期的 低速调制解调器(M O D E M)采用相移键控P S K 方式，中速调制解调器采用正交幅度调制Q A M 方式，而高速调制解调器采用更为先进的格构编码T C M 方式，这些先进数字调制解调技术的介绍，对学生及时熟悉和掌握最新的数字载波调制技术和先进的通信原理很有必要。3.增强通信网和典型系统的知识 随着国际、国内信息高速公路的建设，现代通信日益向着高速化和网络化方向发展，所以在原有内容的基础上增加通信网特别是计算机通信网的介绍是十分必要的，可使学生及时了 解通信系统网络化发展的现状。为了使学生对现代通信有一个系统的了解，有必要着重介绍几个典型数字
5、通信系统，例如G S M 和C D M A 方式的 数字蜂窝移动通信系统和数字无线寻呼系统，让学生了解这些具体数字通信系统采用的调制解调技术，把数字通信理论和实际数字通信系统有机地结合起来。二、改革实践教学，提高实验水平 1.运用软件对通信原理实验系统进行改革 现有的通信原理实验系统基本上是利用集成芯片实现的各个模块，这种系统在实际操作过程中有很多弊端。比如说，只能利用螺丝刀调节机械式电位器的方法来改变系统的输出信号的各种参数，这种方式的成本较高，而且存在人为误差，针对这种情况，用数字电位器替代机械式电位器可以得到完美的解决。因为数字电位器能够提高产品的可靠性，而且，由于消除了手工调节，简化了
6、生产流程，提高了装配速度。下面简单地对比一下机械式电位器和数字电位器的性能。万莎中“”装 备 (1)分辨率 机械式电位器的分辨率从理论上讲是无限的，但实际效果则取决于调节人员的熟练程度。具体的熟练程度因人而异，不同时间也会得到不同结果，有时实际得到的分辨率会很低。调节一个“1 圈”的电位器时很容易产生抖动，而“10圈”的电位器则会减少抖动。数字电位器无法提供无限的分辨率，但是，对以给定的应用，如果选择分辨率足够高的数字电位器，则可表现出近似连续的性能。另外，数字电位器所提供的分辨率是经过指标测试的，非常可靠，而且是有保证的。(2)限制 机械式电位器，滑动端连接在一个电阻元件上，当它沿着元件的长
7、度移动时阻值发生变化。为了确保设备可靠工作，滑动端在产品有效期内必须保持与电阻元件的良好接触。机械式电位器在密封的封装内可以为滑动端提供良好的保护，但这无疑提高了产品的成本。另外，这种机械式连接从本质上容易受振动、冲击、湿度和压力等因素的影响。数字电位器能够提供高可靠性、高品质的解决方案，当然，这种方案在实际应用中也会存在一定的限制。数字电位器的抽头和端点受限于电源电压的摆幅，有些设计可能采用2.7 V 至5.S V 电源供电，而有些设计则采用士1 5 V 供电。任何情况下，端点电压必须保持在IC的工作电压范围以内。在改变设计时须注意确保端点电压不超出电源电压的范围，必要时也可以使用简单的电阻
8、分压器。另外，利用集成芯片实现的各个模块的实际效果不理想，很多信号无法达到不失真的输出。根据这种情况，笔者认为根据数字电位器的特点，可以利用软件实现系统的自 动调节、设置，使系统更加灵活、功能更广泛。可以采用单片机技术，也可以采用D S P 技术，通过编写实现每个模块的程序，利用接口技术下载到相关的芯片中，根据不同参数的不同要求改变程序中的内容，再利用数字电位器来达到调试的目的。2.引 入S Y S T E M v I E w 仿真软件改 革实验教学环节 实践性教学对巩固理论知识、培养学生分析和解决问题的能力及开发他们的创造力都有重要的作用。因此，笔者根据通信原理的实践教学的特点，进行了必要的
9、改革。通信原理的实验教学一直存在着实验内容陈旧、实验手段落后等问题。以往的实验内容主要是二相FsK，PsK，PcM 等几个典型的验证性实验，主要满足于验证理论结果，学生处于被动地位，积极性不高，实验效果不好。为此，我们改用以学生为主体的验证性加设计性实验教学方法，对于设计性实验分别采用虚拟实验和实际制作实验的形式，强调理论与实践相结合。要求学生2 0 0 6 年第1 2 期(总第4 6 期)先完成必要的几个验证性实验，如P S K 通信系统、P C M编码译码实验。对这些实验，不但要求学生观察实验结果，重点要求学生理解这些实验的通信原理与实际电路是如何相结合的。例如，通信原理理论教学中的调制过
10、程用了乘法器，那么在实际通信系统中，乘法器是如何实现的，学生完成验证性实验后，就可进行设计性实验。为了使得实际制作的设计性实验能够顺利开展，加入虚拟实验，目的是培养学生能够熟练地操作通信系统仿真软件S Y S T E M V 工 E W。实验项目 可以主要集中在数字通信部分，也可以设置一些对典型通信系统的仿真，通过改变具体的参数，观察输出信号的波形能否达到设计的要求，从而更好的理解通信系统中的基本概念、基本原理。对于设计性实验阶段，教师先介绍设计过程和设计题目，学生通过查资料、咨询等方式，独自 设计初步方案，计算实验参数，在这个过程中，要求学生充分利用通信系统仿真软件S Y S T E M V
11、 工 E W，学生设计的方案仿真通过后，可画出原理图，设计安装布线图，列出元件清单，经教师辅导修改后，才可开始焊接制作。制作完成后，由学生独自 调试反复实验，修改方案，测定参数，直至满足设计要求，最后由教师验收，然后由学生撰写设计报告。整个实验过程自 始至终由学生独立思考，独立设计，自己动手，加强了学生实验能力的培养，同时又能让学生充分发挥他们的聪明才智，培养创新意识和创新能力，使他们进一步提高自身的综合素质。三、结束语 本次教改的目的是在教学内容上力求与实际的通信系统相结合;在教学模式上力求把“以教为主”的教学模式转变为“以学为主”的教学模式，通过改革通信原理课程的实验教学，达到重视学生主动性和创造性的目的。教改方案已在实施，在教学中取得了明显的效果，学生在整个学习过程中处理问题的能力与过去相比得到了较大的提高，对教学质量的提高和应用型人才的培养非常有益，得到了学生的好评。参考文献 【1张水英.“通信原理”课程教学改革探索 J I.南京:电气电子教学学 报，2 0 0 3，10 【2 樊昌信.通信原理【M I.北京:国防工业出版社，2 0 0 1 1 3 杨海平，唐修连，陈宪拒.运用综合实验系统改革通信原理实验【J.上海:实验室研究与探索，1 9 9 9，2筋，