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关键词:技术应用型;通信电子线路;课程体系扩展教学
作者简介:杨宇(1976-),女,工程硕士,上海电机学院通信工程系讲师
通信电子线路课程是电子、信息类相关专业重要的专业基础课,有很强的理论性、工程性和实践性,对于技术应用型本科院校学时压缩、学生基础薄弱、技术技能要求高等矛盾,笔者在不断地思考和探索,提出以下改进措施。
一、课程体系扩展教学
通信电子线路不仅是电子信息学科的一门专业课程,而且与学科中众多课程有着密切相关的联系。比如,电路分析和模拟电子线路课程为通信电子线路提供了电路分析的知识基础,信号与系统课程为其提供了信号分析的基本方法,同时通信电子线路又是通信原理课程的基础。此外,通信电子线路还与高等数学、大学物理、电磁场与天线等课程有着必然的联系。如果相关基础课程没有掌握,学习通信电子线路课程就一定困难重重。应用型本科教学对理论教学没有传统的本科教育的要求高,学生学习知识不能很好地融会贯通,只在该课程的立场上理解问题,这导致学生在学习通信电子线路课程时感觉压力很大。课程体系扩展教学就是在讲课过程中,帮助学生建立各课程之间的联系,以一个学科体系为背景,让学生建立课程的知识架构,理解学习内容。在进行通信电子线路课程的教学中,适时对基础知识回溯教学,引导学生用已学基础知识解决通信电路问题。同时,在通信电子线路教学中,讲述实际应用可以帮助学生展望后续课程的教学内容,提高学生对通信电路的认识和实用掌握。在教学中,提出课程体系的概念,能帮助学生全面了解学科的研究内容和未来的方向,为学生指明学习的方向。
二、具体措施
1.精炼基础,引导引入
由于学生课程基础不牢,所以教师要在教学中用精炼有效的描述带学生复习回顾基础知识,并正确引导学生运用基础知识理解分析通信电子电路的知识点。比如,在笔者讲述谐振回路的过程中,对于电路中的电阻、电容、电感的参数等,从其高频应用的模型进行介绍,并结合电路分析课程中三者的特性;在讲解高频小信号谐振放大电路时,先复习模电中基本放大电路的结构和分析方法,总结知识要点,展示其与高频放大器之间的相同之处,引出高频放大电路的学习知识点,使学生可以很快进入学习状态。
2.引问题,重结论
通信电子线路课程知识点分散,理论性强,又对基础要求高,对于应用型本科学校的学生来说,一直是难点。要解决这个问题,就需要先缓解学生心中的畏难情绪。在教学中,教师要多设计一些具有启发性的有趣问题,让学生在思考中学习,激发学生的学习兴趣。同时,在讲解问题的过程中,尽量避免冗长的公式推导,重要的是问题的结论,要能形象地描述出结论,持续激发学生的学习兴趣。比如,怎么理解LC回路的谐振状态?LC回路失谐是呈现什么特性?在讲解时,公式的推导很多,学生懒得看或深究,实际谐振状态就是回路输出参量最大时的状态,可以结合小学自然课上桥梁共振的现象,帮助基础不扎实的学生理解和掌握谐振的结论。讲失谐时回路是容性还是感性,由于学生基础不扎实,容易混淆,可以并联回路为例,讨论电容、谐振电阻、电感三条之路并联,可以理解为不同的频率信号选择不同的三条路,频率较低的选择电感,频率较高的选择电容,频率适当的(谐振频率)选择电阻通道,这样学生就较易理解这部分的结论。
3.合理运用现代化教学手段
计算机仿真技术迅猛发展,对于电路设计领域具有开拓意义。在通信电子线路课程的教学中可以适当运用此技术,在课堂上展示通信系统模块电路的运行和结果,加深学生对内容的理解,提高教学效果。通信电子线路作为电子信息相关专业的专业基础课,地位毋庸置疑。笔者结合自身多年的教学工作,不断探索适合的教学方法,希望对课程改革有一定促进作用。
参考文献:
[1]李萍.高频电子线路课程教学的思考与改革探索[J].科技与企业,2014(9).
[2]于效宇,刘艳.高频电子线路广义教学法的探索[J].黑龙江教育(高校研究与评价版),2015(1).
关键词: 通信电子线路 Mulitisim11 实验实验
通信电子线路是一门理论性、工程性与实践性都很强的课程,它的内容丰富,应用广泛,新技术、新器件发展迅速。实验内容包括有高频小信号放大器、正弦波振荡器、高频功率放大器、混频、调制、检波、鉴频、无线收发等多个综合性设计性实验[1]。通信电子线路课程实验中的器件一般都是非线性元件,传输和处理信号的都为高频信号,由于噪声、干扰信号、分布参数等因素的影响,使实验结果跟理论分析结果有较大的出入,这就使通信电路的设计和调试格外复杂。为了让学生提高实践动手能力和通信电路的分析与设计能力,在实验前引入Multisim11仿真软件,对每个模块电路单独进行仿真,仿真结果正确后再联合调试,在实验中进行调试做出不同的仿真结果,让学生进一步将理论和实践相结合,提高学生的动手能力和创新性思维。
1.Mulitisim11简介
Multisim11是美国NI公司推出的一个集电路原理图设计和电路功能测试于一体的虚拟仿真软件,是一个优秀的电子线路设计与仿真软件。软件自带一般实验室通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源等,还有一般实验室少有或没有的仪器,如波特图示仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、安捷伦多用表、安捷伦示波器、泰克示波器等。具有较详细的电路分析能力,可以完成电路的瞬态分析、稳态分析,对各种模电、数电、高频和微处理器等电路的设计、测试与仿真[2]。因此,运用Multisim11进行通信电子电路实验仿真分析,符合实践教学的要求,具有较高的应用价值。
2.实验仿真实例
2.1晶体管混频电路
混频的基本功能是保持已调信号的调制规律不变,仅使载波频率升高(上变频)或降低(下变频)。从频谱角度看,混频实质是将已调信号的频谱沿频率轴做线性搬移,因而混频电路必须由具有乘法功能的非线性器件和中频带通滤波器组成[3],如图1所示。
混频器广泛应用在各种电子设备,形式很多,原则上凡是具有相乘功能的器件都可用来构成混频电路,如模拟乘法器、晶体管、二极管、场效应管等。本实验采用晶体管构成混频器,在Multisim11仿真软件中设计电路如图2所示。
图2 晶体管混频实验电路
2.2实验仿真与结果
图2电路中input端接信号频率为1.6MHz的载波,调制信号频率为1KHz的调幅波信号(或AM信号)VS,三极管2N1711的发射极接2.065MHz的本机振荡信号VL,output端为中频带通滤波器输出端,根据理论分析输出中频信号频率为2.065MHz-1.6MHz)=465KHz。调整R5可以改变混频管的静态工作点,可以使电路达到最佳工作状态。
电路连接检查无误后点击电路仿真按钮,用虚拟示波器观察输入与输出信号的波形如图3所示。
图3 输入信号与输出信号对比图
图3中上面的调幅波为输入信号,下面的调幅波为输出中频信号,通过示波器可以观察输入和输出波形包络是相同的,只是相位有一点偏移,说明本电路实现了变频。根据混频器的原理,输出信号频率应为本地振荡信号与输入已调波信号频率差,电路中应用两个频率计进行实时仿真,观察混频电路的输出中频是否正确,观察结果如图4和图5所示,经观察虚拟频率计显示结果正确,符合实验要求。
图4 输入已调波频率 图5 输出中频信号频率
经过调整静态工作点,使输出在不失真的情况下输出最大,可测量出晶体管混频器的混频增益。此时输入已调波信号振幅为29.646mV,输出中频信号振幅为318.239mV,利用增益公式A20.62dB,符合晶体管混频器的设计要求,实验结果完全符合真实实验室的测试要求。在改变输入信号VS和本振信号VL幅度,可以观测输出中频幅度、波形和调制度的变化。
3.结语
在通信电子线路实验教学过程中引入Multisim11软件,利用软件对实验项目电路进行性能测试和仿真结果分析,达到了理论与实践相结合、项目驱动的实验教学目的。通过实验的开展,引导学生课前预习、实验中反复调试、课后总结。采用仿真软件先进的教学方法,具有高效、可重复性、测试结果直观等特点,从而培养学生的学习通信电路的兴趣,提高学生EDA软件仿真能力、电子电路设计和综合分析能力,在通信电子线路的理论和实践知识的教学中,取得良好的教学效果,为应用型人才培养奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]耿艳香,朱根生,等.基于Multisim高频电子线路实验平台设计的探讨[J].实验室科学,2012,15(3):117-119.
[2]聂典,丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.
【关键词】ISP技术 数字通信系统 同步电路
同步电路是数字通信系统中的重要部分,其运行状态将会直接影响到系统的实际工作效率和性能发挥。通过同步电路,能够确保分路的准确无误。而在传统的数字通信系统中,同步电路的设计通常都是采用传统标准逻辑器件的方法设计的,因此往往存在着可靠性低、功耗大、逻辑规模小等问题。而通过对ISP技术的应用,能够从顶到底进行系统设计,更好的满足用户的实际需求,从而完成验证、描述、集成、仿真等工作,得到符合用户需求的器件。在实际设计中,可以在ISP芯片上集成相应的程序,从而提升了数字通信系统的效率和性能。
1 同步电路的工作原理
通过位同步信号和数字基带信号,能够得到帧同步信号。在这一过程中,主要包括同步保护器、巴克码识别器、分频器等部分。其中,巴克码识别器中包含了相加判决器、移位寄存器等部分,分频器则包含了一个二十四计数器,其它的部分则发挥了同步保护的作用。如果没有输入基带信号,或是基带信号不符合识别器的输出要求,识别器的输出即为0。或门、与门和识别器相互连接,后方保护期对分频器的输出信号进行处理,从而将状态触发器置为0。这样,输出端口的与门将会被关闭,同步电路中没有信号输出。再通过高电平将判决门置为7,并将或门关闭,将连接识别器的与门打开,此时的同步电路则处于捕捉状态下。如果识别器将两个GAL信号相隔二十四TS进行输出,此时的GAL信号不但会将分频器置为0,并且进行脉冲输出,后方保护也会进行脉冲信号的输出,从而将状态触发器置为1。这样,输出端口的与门将会打开,输出帧的同步信号为FS-OUT。在这种状态下,判决门将会置为6,此时同步器会进入维持状态。在这种状态下,判决门具有较低的限比,因此会降低识别器漏识别的几率,同时会提升其假识别的几率。不过,由于假识别的信号不和分频器输出信号同步,因此,连接识别器的与门不会对假识别信号进行输出。这样,假识别信号就不会对分频器的工作状态造成影响。而此时所输出的同步信号,能够确保为正确的信号。对于同步器状态的判断,可以通过判决门的限TH来实现。如果其处于低电平,则说明其处于维持状态。而如果其处于高电平,则说明其处于捕捉状态。
识别器即使处于维持状态下,也可能会发生漏识别的现象。不过,此时只有比较小的几率可能会发生漏识别的情况,而连续出现几帧的漏识别情况更是微乎其微。因此,如果识别器不会连续发生三次或以上的漏识别情况,前方保护就不会进行脉冲信号的输出,系统就能够保持在维持状态。只有当识别器连续出现了三次或以上的漏识别情况时,前方保护才会进行脉冲信号的输出,改变维持状态看,使其变为捕捉状态,可对帧同步码进行重新捕捉。
2 基于ISP技术的同步电路设计
2.1 识别器
识别器主要是对数字基带信号进行检测,判断是否有七位巴克码存在其中。如果监测结果在判决门限以内,就需要输出识别信号。如果识别器判决门限为7,则只有当七位巴克码完全正确,才会输出识别信号。而如果识别器判决门限为6,则在七位巴克码当中,允许出现一位错误。
2.2 分频器
分频器会对位同步信号进行分频处理,从而得到相应的帧同步信号。对位同步信号进行二十四分频,具有相同与帧同步信号的周期。不过,不一定具有符合要求的相位。如果识别器将一个GAL信号输出,在同步保护器的保护下,会将分频器置为0,这样,分频器就会进行脉冲输出。
2.3 状态触发器
如果状态触发器处于1的状态,同步电路则处于维持状态。此时连接输出端口的与门会打开,并且会输出信号,识别器判决门限为6。如果状态触发器处于0的状态,同步电路则处于捕捉状态,此时连接输出端口的与门会关闭,并且没有信号输出,识别器判决门限为7。
2.4 前方保护电路
前方保护电路的主要作用,是当同步电路处于维持状态的时候,在识别器连续三次或以上出现了漏识别情况的时候,前方保护电路就会将状态触发器置为0。同步电路此时改变维持状态,进入捕捉状态,识别器判决门限会提高。
2.5 后方保护电路
后方保护电路主要是对识别信号GAL进行延时一帧的处理,然后再相与GAL信号。在这种情况下,只有对两组同相位并且同步正确的连续信号完成捕捉,状态触发器才会置为1,同时同步电路更改捕捉状态,进入维持状态,并且识别器判决门限会降低。当同步电路处于维持状态的时候,后方电路也会正常的运行,但是并不会对整个同步电路的状态产生任何影响。
3 结论
同步电路是数字通信系统当中的一个重要的部分,在同步电路的良好运行之下,数字通信系统才能够发挥出良好的状态与性能。因此在数字通信系统当中,同步电路具有十分重要的意义和作用。在实际应用中,为了提高同步电路的设计效果和性能,可基于ISP技术进行数字信息系统同步电路的设计。结合同步电路的工作和运行原理,对各个应用模块进行设计,从而确保同步电路能够发挥出良好的作用,确保数字通信系统的正常运行。
参考文献
[1]张霄,于忠臣.电力线载波通信系统中信号同步技术研究和数字电路设计[J].科技信息,2013,03:390+396.
[2]尚海,周渊平,莫武中.一种新型的位同步电路的设计与硬件实现[J].通信技术,2010,04:40-42.
[3]张仁民,钱莹晶,黄国庆.一种数字通信可靠性性能分析仪[J].仪表技术与传感器,2013,10:22-24.
作者简介
过梦旦(1977-),女, 江苏省无锡市人。硕士研究生学历。现为苏州工业园区职业技术学院讲师。研究方向为电子与通信。
《通信电子线路》课程内容抽象、理论性强、专业术语名词概念较多,又多与工程实践密切联系。理论分析计算以非线性分析为主,内容较深且繁琐,学生普遍反映难于掌握课程内容,学习起来难度大。课程的教学内容多,但课时有限。因此,如何在有限的时间内,提高学生的学习兴趣,让学生尽快地理解和掌握课程中理论知识、培养学生的分析能力和实践能力迫在眉睫。
一、按照“有所为,有所不为”的原则,改革课程内容
电子通信技术的发展日新月异,如何更好地解决基础与发展、基础知识与实际应用、理论与实践等矛盾,处理好 “宽”“新”“深”的关系,建立先进的科学的教学结构很重要。通信电子线路课程教学内容多,涉及的知识面广,同时需要大量的实践内容和设计环节,实践环节是通信电子线路课程的主要组成部分,但是由于课时压缩,没有课程设计,在教学中只保留实验。同时,由于缺乏对其实践应用的认识和对通信系统的了解,学生也无法将所学知识与实际应用有效的衔接。因此,在教学内容庞大、学时普遍压缩的情况下,如何有效地完成教学任务、培养创新性的人才成为改革的关键。
所谓“有所为,有所不为”,指的是根据通信发展的趋势,对课程内容进行调整,选择性地删除和添加有关课程内容。例如考虑微电子技术的发展,课堂讲解内容选取要侧重于集成电路中心处理环节电路及外特性分析,这是“为”;而对详细的内部电路不做具体讲解,学生可以根据需要,自行查阅手册,这是“不为”。在课程的讲解中,突出基本概念和定性分析思想,培养工程估算能力,这是“为”;而对过深的定量计算忽略,这是“不为”。
二、灵活使用新型教学方法和教学手段
1.一条主线贯穿全课程,建立整体概念
《通信电子线路》课程介绍通信系统中发送设备和接收设备的原理及实现电路。课程内容多,公式概念多,专业术语也多。学生普遍反映课程学习困难,在学习时经常会感到茫然。所以在课程的教学过程中,要以一条主线贯穿全课程(以无线发射机和接收机做为主线),向学生清晰的、动态地展示信息发送和接收的整个过程,让学生对整门课程树立系统观和整体感。让学生了解每个模块在系统中起的什么作用,要完成什么功能,和前后模块的联系,以及对前后模块会造成怎样的影响。有了这条主线,学生对课程的每一章在课程中的地位和作用就有了很清晰的了解,对每章要掌握的知识就有了宏观上的把握,既消除了他们的“畏难”心理,学习起来也有针对性和目的性,不会再盲目和茫然了。在以前的教学过程中,只是在绪论中提及无线发射机和接收机的组成。实践证明,在整门课的教学过程中,应该不断地强化这条主线在学生头脑中的意识,让这条主线贯穿整个课程的学习。
2.提高学生内在驱动力,变被动接受为主动吸收
夸美纽斯在《大教学论》中,生动地将学习比喻成吃饭,吃饭要有食欲才能吸收,学习也要有求知欲才能接受。在传统的教学中,学生缺少内在的驱动力,往往是被动的接受老师讲解的知识。人本主义心理学之父罗杰斯人为:“没有人能教会任何人任何东西。”人本主义教学思想认为教学中不仅要关注认知的发展,更要关注教学中学生情感、兴趣、动机的发展规律,注重对学生内在心理世界的了解,以顺应学生的兴趣、需要、经验以及个性差异,达到开发学生的潜能、激发起其认知与情感的相互作用,重视创造能力、认知、动机、情感等心理方面对行为的制约作用[2-4]。
通过自主学习所获得的知识比传统的满堂灌的输入或靠死记硬背的接受知识更加持久。为了促进这种有意义的学习,在课程的讲授中,教师的任务首先是在课堂的教学中创造良好的学习氛围,使学生在学习中感到自信、轻松和安全,而且教师要强调学习过程中学生的主体地位,给学生更多的自主权,构建真实的问题情境,比如让学生思考信息的传递中,为什么需要调制?不调制在实际生活中能否做到,会带来怎样的问题?在制作的射频功率放大器中,当电路的输出效率不满足要求时,该如何去改进电路、调整电路的哪些参数使其达到需求?
通信电子线路课程的实践性很强,在教学过程中要提倡从“做”中“学”,鼓励学生自由探索,这样学生的内驱动力就能得到加强,更能主动地参与课堂交际活动。当学生学会发现或创造,而不是死记硬背或重复,能学会解决学习材料中所涉及的问题,那么其学习就得到了促进,教学效果就得到了提高。
3.角色互换,换位思考
在课程的讲解中,经常要换位思考,站在学生的角度,想想学习课程时会遇到什么样的困难,该如何去学习,如何去理解。比如在讲解射频功率放大器的时候,换位思考,站在学生角度想可能会面临的问题:把射频功率放大器与前一章的高频小信号放大器搞混淆,因为二者的电路结构都是由晶体管和谐振回路组成。这个时候就要启发学生进行类比的学习方法,将二者放大器放在一起进行比较,比较它们的输入信号性质、晶体管的工作状态、晶体管的分析方法和放大器的性能指标。通过比较,对两种不同的放大器的电路组成、工作过程、性能分析和应用有着很清晰的了解和掌握。
4.充分利用现代化教育工具
通信电子线路课程内容抽象、理论性强和工程实践密切相关,学生在学习过程中普遍反映内容难度很大,难于理解。在课堂的教学过程中,有机地结合多媒体教学和传统的板书。采用图、文、声、像、动画等多媒体技术、丰富多样的Flash动画以及multisim电路仿真软件,能生动地呈现出电路的工作原理和具体工作过程,使抽象、枯燥和晦涩的内容变得形象、生动和易于理解与接受,激发学生的学习兴趣、积极性和求知欲望。比如,在讲解正弦波振荡器的工作原理时,直接讲解振荡的起振过程学生不容易理解,采用动画就可以把电路中开关闭合瞬间电路的小扰动的捕捉、放大、选频和反馈的过程生动地呈现出来,
有利于培养并发挥学生的创新意识,培养学生用基本理论分析与解决问题的能力。使用仿真教学,当电路参数发牛改变时。可以很快很方便的调整相关元器件的参数,效果直观。
5.与电子竞赛和大学生科研创新活动相结合
如今很多学生在学习中 “功利”“实用”心很强,学习课程都想知道这个课程对自己有无用。可以抓住学生这一心理现象,在课程讲解时,有效地结合生活中实用的例子,或是电子竞赛中的应用,来提高学生的学习兴趣和主动性,不仅提高学生的理论知识,还有效地锻炼了学生的分析能力和设计能力。通信电子线路课程是一门工程实践性很强的课程,很容易与电子竞赛和毕业设计相结合。
电子竞赛的题目和科研创新的大题目,在学生的课程学习中,往往一个人难以在短时间内独立完成的。这就势必要求学生进行团队作业。在团队的合作中,不仅锻炼了学生的实践能力,更是锻炼了学生的沟通、协调和团队合作精神。这为学生今后的毕业设计和迈向社会打下坚实的基础。实践证明,将通信电子线路课程的教学和毕业设计及电子竞赛有机的结合起来,学生对该课程的学习兴趣和效果明显增强,且近两年我们所带的学生在大学生电子竞赛中也取得了不错的成绩,有效地实现了课程学习和电子竞赛的相互促进。
6.建立4A网上教学平台,拓展教学空间和时间
建立网上教学系统―4A(Anyone, Anytime, Anywhere, Anything)教学平台。4A网络教学平台是进行全面教学质量管理、全面教学资产积累、全面教学风采展示的校园课程资源管理中心。现如今,Internet网络的普及和校园网的建设为网上教学平台的实现创造了条件。4A网络教学平台能延伸教学的空间和时间,增强师生的交流,缓解课程内容多与教学时数少的矛盾。学生除了在课堂上进行学习外,还可以利用网上教学平台进行进一步的深入学习、自我检测和与教师互动,而不受时间与空间的限制。教师可以通过网上4A教学平台进行教学通知、课程维护、作业维护、师生交流等教学活动。实践证明,4A网络教学平台能充分发挥学生学习的个性化,培养学生的自主学习和创造能力,对《通信电子线路》课程的课堂教学起着很好的辅助作用。
三、结束语
【关键词】 光缆线路技术 电子通信系统 电子通信行业
光缆线路技术是电子通信系统中,非常重要的技术形式,主要是以光纤作橹匾的信号传输媒介。同时,在光缆线路技术实际应用的过程中,为了在最大程度上保证信号的强度,在一根光缆中包含着很多的光纤,以此在最大程度上提升信号传输量,以及传输的速度,并且也在最大程度上保证了信息传输的稳定和质量。光缆线路技术也正是凭借着各项优势,在为我国电子通信行业的发展,占据着非常重要的地位,并且提供了一个新的发展方向。
一、光缆线路技术应用要点分析
1.1路由复测
路由复测是光缆线路技术中,非常重要的一项内容,主要是对施工图纸核对、确定光缆敷设、检验光缆敷设施工的材料供应计划、实际丈量路由的深度、确定光缆配电盘的配设等各个方面,这样可以在最大程度上保证光缆线路技术实施的可行、安全、稳定等性能。同时在路由复测的过程中,应当对各个方面性能的参数,进行详细的记录,这样一旦是问题发生的时候,可以相应的查找资料,避免其问题不断的扩大。
1.2光缆的搬运与放置
在光缆搬运和放置的过程中,经常会受到一些因素的应先,导致其表面的发生一些损伤,影响其使用的性能。同时,光缆在搬运和放置的过程中,可以利用平板卡车和功大功率的叉车执行改现付工作,并且要避免光缆长距离和长时间的滚动。另外,也应当对光缆做好相应的固定工作,在必要的时候,可设置相应的牵拉力和垫块等设备,这样不仅仅避免的光缆发生不必要的损坏,也为工作人员在移动的过程中,提供了相对便利额定条件。
二、电子通信系统中的光缆线路技术实施注意的问题
2.1明确光缆的位置
在该项技术实施的过程中,应当在光缆经过的地方做好相应的标记,并且一定要保证标记处于清晰的状态。同时,在明确光缆位置的时候,应当对其地面的一些设施,进行全面的明确,避免因为一些因素,影响了光缆通行的线路。另外,在电子通信系统中的光缆线路技术实施的过程中,也应当对光缆绕道和分支的位置,进行全面的明确,这样可以在最大程度上保证电子通信系统中光缆线路技术实施的质量,保证了通信信号的稳定、强度、质量等信号。
2.2光缆线路的距离
光缆与光缆之间的距离,是电子通信系统中的光缆线路技术实施过程中,应当注意的一项问题。那么,在电子通信系统中的光缆线路技术实施的过程中,应当对光缆也光缆之间的杂物,进行全面的清理,并且应当在最大程度上避免光缆线路的附近,展开垃圾焚烧工作,以此保证光缆处于安全、稳定运行的状态。另外,也应当对光缆与光缆之间土层的疏松程度,进行全面的控制,避免对电子通信系统中的光缆线路造成一定程度上的损伤。
2.3安全问题
安全是电子通信系统中的光缆线路技术中,非常重要的一项注意内容。因此,在电子通信系统中的光缆线路技术实施的过程中,可以根据以下几个问题,提升其安全性。
(1)在电子通信系统中的光缆线路技术实施的过程中,应当做好机械设备使用的记录,并且对其运行状况,进行全面的控制,以此在最大程度上避免电子通信系统中的光缆线路发生损坏,避免一些不必要的安全发生。
(2)在控制的过程中,应当对其距离进行全面的控制,并且在其表面采用相应的保护措施,这样可以在最大程度上保证了电子通信系统中的光缆线路技术实施的质量,保证了光缆处于安全、稳定的状态。
(3)在电子通信系统中的光缆线路技术实施的过程中,应当做好相应预防措施,尤其是后期的扫尾工作,这样在一定程度上可以在最大程度上保证电子通信系统中的光缆线路技术的安全性,这对我国电子通信行业的发展,也是非常有利的。
结束语:综上所述,本文对电子通信系统中光缆线路技术中的相关内容,进行了简要的分析和阐述,以此在最大程度上提升了电子通信系统中的光缆线路技术的应用形式,保证通信信息的稳定、可靠等性能,也为我国电子通信行业的发展,提供了新的发展方向以及技术支持。
参 考 文 献
[1]陈亮,苏忠华,王琦. 光缆线路技术在电子通信系统中的应用[J]. 科技展望, 2016,04:6.
[2]闫海煜. 电子通信系统中光缆线路主要技术之分析[J]. 电子技术与软件工程, 2013,18:169.
[3]李存振. 电子通信系统中光缆线路主要技术之分析[J]. 科技视界, 2014,08:58.
关键词:通信电子线路;实践教学;虚拟实验
作者简介:毛红艳(1969-),女,辽宁沈阳人,沈阳工程学院,副教授。(辽宁沈阳110136)
基金项目:本文系2010年度辽宁省教育科学“十一五”规划课题(课题批准号:JG10DB237)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)14-0097-01
“通信电子线路”是通信工程专业、电子信息类专业的一门重要的专业基础课,它以“信号与系统”、“电路分析’、“低频电子线路”等课程为基础,研究的主要内容是:高频小信号放大器、功率放大器、振荡器、调制与解调器与混频器、反馈控制电路等的工作原理与分析方法。通过学习通信设备中常用电路的原理、组成、性能分析和设计方法,获得通信电子线路的基本理论、基本方法和基本技能,具有通信电路系统的分析和设计能力。
一、目前“通信电子线路”课程存在的问题
通信及信息行业发展迅速,各种各样的新技术、新标准不断出现,而高校中通信课程的改革相对滞后,对于通信电子线路课程实践教学方法的改进是“通信电子线路”课程体系改革的重要内容之一。
相对于低频模拟电子,高频电子线路中元件内部参数和电路引线等引入的分布参数对课程实验结果影响较大,如何让学生通过自己设计和制作频率较高的实验电路,自己去体会分布参数的影响以及实验中如何减小这些影响,也是课程实验的重要内容,通过锻炼能提高学生分析问题和解决实际问题的能力。[1]
以前的通信电子线路的教学方式主要采用理论教学+验证实验的方式。理论教学完成在课堂上,对各单元电路的电路构成和原理、元件参数计算和设计等方面进行讲解。在验证实验中,学生通过各种高频通信实验箱,按照实验指导书进行连接,之后通过示波器、毫伏表等设备观测输出信号,得出实验结果。在实验中,学生的主要工作就是将输入信号接入电路中,得出测量结果,而对电子线路的相关问题分析不深入。[2]
通过以上分析,高校对“通信电子线路”课程的实践教学必须进行必要的改革。
二、通信电子线路实践教学改革的具体思路
沈阳工程学院是一个以工科为主的本科院校,本科教育定位于“工程教育、职业取向”。通信电子线路课程开课几十年,可作为通信工程和电子信息两个专业的课程。对学生的培养目标是:以电子产品、通信设备的研发生产、管理、技术维护、服务销售为主的高级应用型人才。通信电子线路课程建设围绕对学生的培养目标展开。在通信电子线路的实践课程建设中沈阳工程学院进行了一些有益的尝试,取得了较好的效果。
通信电子线路课程的实践教学在“演示性”和“验证性”基础上增加了“虚拟实验项目的开发”和“设计性、制作性实验”,对“通信电子线路”课程的实践教学进行改革。通信电子线路课程实验项目之间的关系与能力培养如图1所示。
在通信电子线路实验设备现有的条件下,将课程实践教学内容分为三部分。[2]第一部分是验证性的实验。在高频实验箱上,通过示波器、毫伏表、万用表、频率计等仪器测试,测出波形和参数,进行原理和特性分析。第二部分是虚拟实验项目的开发,通过计算机仿真软件对所学内容进行模拟实验。[1]第三部分是带领学生完成设计性、制作性实验。
通过虚拟实验项目的实验,利用仿真平台的虚拟实验环境,学生可以轻松地凭借想象进行实验,在仿真实验中接受新知识和新技术,通过方便快捷的实验过程不断验证自己想象的问题正确与否,从而潜移默化地培养创新意识和创新精神。
通过合理调整实验内容,增开设计性、制作性实验,主讲教师给出设计题目,学生利用实验室现有的仪器和工具自己设计实验方案、计算电路参数,对于电路设计合理且易实现的电路可以让学生设计安装布线图,完成电路的制作,并且通过仪器进行调试完成项目的整个过程。
三、具体实施过程
在第一部分验证性实验中,通信电子线路实验教学利用高频实验箱来完成。高频实验箱有公共的部分,如函数发生器、高频信号发生器等。实验箱还搭配不同的模块,如谐振放大器模块、振荡器模块、混频器模块、调制、解调电路模块等。通过示波器、毫伏表、万用表、频率计等仪器测试能够完成放大、振荡、混频、调制、解调等验证性实验。实验内容的设计配合原理学习、验证理论,从而加深对课程理论知识的理解。
在第二部分虚拟实验项目的开发中,在计算机上通过仿真软件对所学内容进行模拟仿真实验。在仿真软件中完成元器件和仪器的选择,设置相关的元件参数,并且按照电路进行线路的连接,最后实现电路性能的仿真。教师先制作一些实验项目,之后学生可以改变元器件的参数、电路连接方式和输入信号的特性,然后观测输出信号的变化,学生可以找寻电路的特性变化规律,从而提高学生学习兴趣和解决问题的能力。教学中使用的是Multisim和MATLAB。[3]Multisim是一种用于电路实验教学的交互式仿真软件,它具备了强大的虚拟仪器仪表功能,提供了双踪示波器、逻辑分析仪、波特图示仪、数字万用表等多种虚拟仪器、仪表。[2]通过此软件可以将元器件的选择、原理电路图的设计、系统运行结果等融合为一体,组成计算机仿真的实验平台,并且通过验证型、综合型、设计型和创新型等不同的仿真形式培养学生分析问题、电路设计和电路应用能力。[4]
利用计算机来仿真单元电路和系统是一项有益的尝试,虽然仿真不能替代实际电路和系统,但可以作为一种补充,通过仿真运行补充实际调试中无法观测的部分。学生通过仿真可对该单元电路有初步认识。另外,学生在仿真调试的界面上可以方便地改变元器件或电路的参数,观察不同条件下电路的工作情况。
在第三部分进行设计性、制作性实验,例如利用模拟乘法器让学生自行设计制作各种调幅及其解调电路,如普通调幅、单边带调幅和双边带抑制载波调幅以及混频器等电路。由教师给出设计题目,介绍整个设计作过程。学生利用实验室现有的仪器设备自行设计实现方案、计算电路参数,完成设计任务。实验课上,让学生利用仿真软件进行仿真,修改设计。对于仿真效果较好、电路设计合理且能够实现的电路,让学生设计安装布线图,进行电路板的制作。电路制作完成后,通过仪器测量、调试,修改设计方案,调整电路参数,使电路达到良好效果。[2]
通信电子线路实践环节贯穿整个课程:在一个学期内逐步完成所选电路的方案设计及虚拟实验仿真调试,历时约16周,有效地将各个章节的内容按一条清晰的主线联系起来,培养学生分析、设计和应用能力。[5]
四、结论
通信电子线路课程的实践教学改革增加了“虚拟实验项目的开发”和“设计性、制作性实验”,根据实验项目的特点选择合适的实验方法,发挥软、硬件各自的优势,使实验效果更好。在设计过程中,利用虚拟实验,提供良好的创新教育环境,在仿真实验中接受新知识和新技术,从而潜移默化地培养创新意识和创新精神。利用设计性、制作性实验调动学生的学习积极性,培养了学生的电路应用能力,提高了学生工程设计和实际动手能力。
参考文献:
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关键词:普通公路;ETC;结算中心
中图分类号:U495 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)10-0112-02
1 系统概述
普通公路电子不停车收费(ETC)系统已有部分省份建成开通,采用各收费站直接与省级高速公路联网营运管理中心(以下简称联网中心)对接的方式,进行账务拆分和资金结算。随着普通公路ETC收费系统的大规模建设应用,有必要建设全省普通公路统一的省级ETC结算中心,加强对普通公路各ETC收费站的管理,实现全省普通公路ETC收费站通过省中心与联网中心的集中对账和资金结算。
2 系统目标
建立全省统一的普通公路电子不停车收费(ETC)省级结算中心业务管理系统,实现ETC系统及其它非现金收费与省高速公路联网营运管理中心的统一结算,实现ETC数据的集中存储和管理,实现厅公路局、市公路处、收费站ETC系统的互联互通和共享。
3 业务需求
3.1 省级结算中心业务管理系统的主要需求
(1)解决新增ETC收费站并入省高速公路ETC收费系统网络的问题;(2)与收费站进行ETC系统相关所有数据的交互;(3)按联网中心的时间节点进行数据上传工作,并接受联网中心对数据的反馈结果;(4)实时接受省高速公路联网中心发送的预付卡黑名单等参数;(5)处理车道中产生争议数据并完成后期的结算处理;(6)接受省高速公路联网中心发送的ETC消费数据结算结果;(7)具有ETC结算对账功能;(8)实时采集路网内ETC收费车道的各硬件、软件信息以及运行动态信息;(9)具有普通公路ETC系统内白名单、黑名单添加、删除功能;(10)各种流量、收费、拆账统计数据的查询,报表生成、检索以及打印功能;具备图像查询功能,能够准确、快速从收费站查询到车辆识别图像;(11)对人工收费车道\ETC收费车道的收费数据的统一管理,实现系统融合;(12)系统具有其他辅助功能,如日志管理功能与数据备份与恢复功能;(13)保证现有已建成ETC收费系统的平稳过渡。
3.2 市场需求
(1)通过系统内部WEB系统,实现ETC系统的日常管理;(2)准确、及时地查询到所辖收费站的ETC数据流转状态;(3)监管所辖收费站内ETC收费车道的各硬件、软件信息以及运行动态信息;(4)查询、打印所辖收费站ETC系统的流量与通行费报表;(5)查询、打印所辖收费站ETC系统的结算数据报表;(6)查询、审批所辖收费站提交的月票名单。
3.3 收费站需求
(1)通过系统内部WEB系统,实现ETC系统的日常管理;(2)对ETC收费数据的审核功能;(3)通过原始数据和结算数据的对比,实现收费站的资金对账功能;(4)能够准确、及时的查询到收费站的ETC数据流转状态;(5)监管所辖收费站ETC收费车道的各硬件、软件信息以及运行动态信息;(6)查询、打印所辖收费站ETC系统的流量与通行费报表;(7)查询、打印所辖收费站ETC系统的结算数据报表;(8)实时接受厅公路局ETC结算中心发送的预付卡黑名单等参数;(9)收费站可以根据车辆牌照,通过时间等方式,查询到车辆识别图像。
4 业务流程
(1)与收费站有关的交易数据(普通交易数据、月票数据);(2)与收费站、市公路处的对账数据;(3)与联网中心的交易结算的数据;(4)安全和授权系统的参数审核;(5)黑名单、白名单的下载传递分发。
5 系统设计
系统设计架构采用B/S架构。
6 系统功能
6.1 数据审核子系统
数据审核子系统实现实时对ETC结算中心采集来的数据进行自动审核,并按照审核结果将数据存放在不同的数据库汇总中,等待其他模块对审核数据的再加工。
6.2 联网交易子系统
联网交易子系统完成与省高速公路联网营运管理中心数据交互,将ETC原始消费数据与省高速公路联网营运管理中心交互,有效完成交易扣款。
6.3 争议数据处理子系统
系统中争议数据的来源主要是从数据审核、联网交易模块产生的异常数据。争议数据处理子系统并可以自动的将这些数据按照不同的来源和原因分类显示,提供用户手工处理。
6.4 通行费拆账子系统
通行费拆账子系统按照ETC用户的消费记录将其产生的费用按照车辆的经过的收费站进行拆分,按照收费站出具账务和对账报表。以BS方式分别统计站级、处级、中心级的对账报表。
6.5 内网WEB子系统
内网WEB子系统信息包括信息、报表统计、报表管理等功能,并在系统中可以根据不用的用户信息对用户所能统计和查看的报表进行显示和统计打印的功能,包括按日、月、年,分站、市,查询流量、交易额等功能。
6.6 车道状态监控子系统
车道状态监控子系统对开通的车道的通讯情况、收费情况、收费软件情况等情况监视,并提供不符合要求情况的检索功能,使用户能够快速定位有问题的车道或者收费站。
6.7 黑白名单管理子系统
黑白名单管理子系统接收省高速公路联网营运管理中心黑名单数据,在必要时可以采用手工输入的方式进行增加黑名单,并可以采用手动模式将黑名单信息下发到车道上;设置和下达白名单。
6.8 数据收集与发送子系统
数据收集与发送子系统负责完成ETC原始消费数据的准实时上传至ETC结算中心的主数据库中,并具备各种不同的参数下发到指定的收费站服务器上的功能。以及与省高速公路联网中心结算数据与结算结果的交互。
6.9 数据与图像查询子系统
数据与图像查询子系统提供用户对原始数据和图像的检索功能。ETC系统中车牌识别图片不上传到ETC结算中心,仅保存在收费站。因此图像查询必须前往收费站查询。
6.10 参数管理子系统
参数管理子系统负责管理所有收费站、收费车道的各种参数,并提供增加、删除、下发等功能,同时也提供用户对所有车道的参数情况进行检索功能,并能快速定位参数和其他系统不同的设备,使用户能够快速定位参数有问题的收费站或者收费车道。
6.11 系统管理子系统
系统参数管理子系统能够识别操作人员的身份,通过不同的身份卡可进行不同级别的操作、维护与查询,系统可记录身份卡的操作日志,并由高级系统管理员监督其工作。并定期进行数据备份。
7 结语
基金项目:江苏省教学研究课题(0592)、江苏省基础实验中心和学校特色专业建设项目。
作者简介:朱昌平(1957-),男,湖北荆门人,海河大学计算机及信息工程学院副院长,教授,硕士生导师。
(河海大学 计算机及信息工程学院,江苏 常州 213022)
摘要:为使扩招后的通信电子线路实验课程教学质量得到充分的保证,本文对通信电子线路实验课程教学过程的管理办法进行了研究。结果表明在规范实验预习、实验操作、记录审签与器材检查、实验报告、实验考核与实验室开放等5个环节的管理中,每一环节均对教师和学生提出明确的要求,环环相扣,使每一环节均落到实处。此举是加强师生对实验教学的重视程度,提高实验教学质量,降低仪器损坏率的有效办法。
关键词:实验教学;五环过程;能力培养;通信电子
中图分类号:G642.421 文献标识码:A
一、引 言
高等学校的实验课程是理论联系实际,巩固理论知识,培养学生的实际动手能力的重要环节,实验教学条件已成为评价学校实力和内涵的重要标志。优化实验教学方法,提高实验教学质量已越来越受到高校的重视[1-6]。但由于近几年的连续扩招,高等学校的实验师资、实验场地、实验设备均不同程度地显得紧张。尤其是随着信息时代的到来,通信行业成了青年人热衷的职业选择,于是通信工程、电子信息工程专业受到高考考生的普遍亲睐[5,7]。河海大学的通信工程、电子信息工程专业虽然已有近20年的本科办学历程,近10年的硕士生培养经历,但面对通信电子技术发展快、通信电子线路实验设备的故障率高、学生人数多、实验教师紧缺等现实问题,教师感到了很大的压力。怎样才能不负众望,让来自全国各地的优秀学子满怀希望而来,学成而去呢?教师和领导选择了以人为本,从管理办法的改革入手,实行一系列有利于充分调动师生实验教学积极性的办法,通过实践师生对这些办法反映良好。
二、通信电子线路实验课程教学的“五环”过程管理办法
实验室是培养工科学生创新精神和创造能力最生动、最重要的场所,对于培养工科学生的科学研究方法、工程实践能力、严谨的工作作风等方面的作用别无替代。但是,随着现代科技的飞速发展及各学科之间的相互渗透,传统的实验条件和实验教学管理办法已无法满足新时期高校培养目标的需要[1-3]。因此,制定一套科学、系统、规范的实验课程教学管理办法是发挥资源潜力,提高人才培养质量,实现实验教学可持续发展的根本途径。
为规范实验教学管理过程,使有限的实验教学资源很好地发挥作用,确保扩大招生和大面积开放实验室后,实验教学质量的提高和教学秩序的稳定,使学生在实验室顺利地完成基本教学内容的验证性实验与创新实践的探索性试验,河海大学通信电子线路实验室自2003年起开始实行如后图所示的实验课程教学“五环过程”管理办法,办法对实验的5个教学环节都提出了明确的要求,有很强的可操作性。
(一)实验预习(按A、B、C、D、E评定成绩,该成绩占项目成绩10%)
凡事预则立,实验预习是保证实验顺利进行,并能取得满意结果的重要步骤。实验预习可避免学生在实验操作过程中的盲目与错乱,又能指引学生在实验的同时带着问题进行思考,促使学生对实验的操作不断规范和深入[4]。
1、教师的预习指导:在每个单元教学实验前,教师应首先做好实验的试做和备课。除掌握实验成败的关键条件外,还要估计学生独立进行实验时可能发生的困难,拟出上课时向学生交待的注意事项。教师课前应充分熟悉仪器的功能、原理、基本的性能指标,尤其是示波器等测量仪器的量程与误差等重要性能指标,因为仪器的量程与误差是分析实验误差的重要依据。并将仪器、电路板、工具和元器件列出清单有序放置。将全班学生分组定位,并且从首次到末次均不要变动,这样可增强学生爱护好本组实验设备的责任心。
图.通信电子线路实验课程教学的“五环”过程管理办法
实验指导教师应提前一周给学生布置实验预习内容。课程的第一次实验开课前,由教师带学生到实验室熟悉自己的实验座位及该组的实验仪器,讲解实验注意事项,强调学校粘贴在墙上的七项实验制度。提出预习报告、实验记录表格、实验报告撰写与绘制的明确要求。
2、学生的课后预习:学生获悉实验预习通知后,必须按教师要求认真阅读实验指导书及有关参考文献,充分了解实验的原理、方法、实验条件及实验重点,要注意实验中所采用的实验方法,特别是基本的测量方法,还要注意抓住每次实验的学习重点。完成预习要求中基本内容的撰写,包括实验名称、实验目的、实验原理(要求简明扼要)、实验电路图 (原理图,交流等效图等)、实验设备、解答预习思考题、分析预期实验结果、拟出实验内容(只要求列出实验项目及记录数据的空白表格),以及教师临时补充的需要完成的内容。为能有目的地独立进行实验打好基础。学生进实验室上实验课前,应按教师要求将预习报告上交到指定地点,待老师批阅、签字、登记后再领回。
(二)实验操作(按A、B、C、D、E评定成绩,该成绩占项目成绩40%)
实验操作是整个实验过程中的最重要环节。在实验操作过程中,教师指导学生严格遵守实验操作规程并适当答疑解惑,学生独立操作,积极思考,自主分析问题、解决问题,确保实验课程的教学效果。
1、学生核对器材:学生进实验室后必须保持肃静,严格对号入座,严禁学生私自交换座位。学生入座后首先要熟悉使用的仪器、设备等的性能以及正常的操作规程,按实验台上实验器材清单一一核对实验器材是否齐全,并检查实验中要用到的实验仪器是否能正常工作,有关指标是否与实验仪器上的标注相符,切勿盲目操作。如示波器好坏的检查,学生如能将示波器自身的校正信号同时双线正常示出,且校正信号的频率和幅度均能正确用示波器测出,那么这台示波器即为正常。若发现异常,应及时申请更换。其次要全面的想一想实验操作程序,不要急于动手,因为误操作一步,可能会使整个实验前功尽弃。
2、学生独立操作:由于通信电子线路本身具有电路复杂,易受干扰,需细微调节等特点。所以学生在实验开始前一定要认真听教师讲解实验注意事项,并适当作记录。教师讲解的内容往往是实验操作中的关键部分和较易出现的问题。因此,认真听讲,理清思路相当重要。实验过程中,学生要发挥主观能动性,根据所学知识独立分析和解决实验中遇到的问题。积极地将理论知识应用于实践,自主分析和解决实验中遇到的问题。要注意对现象的细心观察,正确读数,实事求是地记录客观现象和数据(切不可用铅笔记录客观现象和数据),实验数据不能涂改,如实验数据记录有错,应在错误数据上轻轻划上一道,在旁边记上正确值。
3、教师过程答疑:当学生观察到反常现象或实验失败而不知如何解决时,教师不要马上被动地解答学生实验中遇到的问题,忙于给学生排除仪器设备故障。教师应从通信电路理论或从仪器构成原理及操作方法上指导学生去仔细检查和分析故障原因,使之一步一步获得成功。教师在巡视时应细心观察学生操作是否正确、检查学生的实验记录是否正常,发现问题教师应及时记录,并认真分析总结学生产生问题的原因,从理论上揭示出基本规律。
(三)实验记录审签与器材检查
1、实验记录审签:实验记录是以后计算分析、总结讨论的依据,是宝贵的原始资料。对实验数据要严肃对待,被验收的实验数据应为测量得到的原始数据(即不必计算数据最终结果)。不要将实验数据草记在另外的纸上,因为如果原始记录零乱,在整理数据时就易出错。实验结束时,学生举手示意教师,并在座位等候,各实验仪器要保持实验状态,将数据交教师签字,待验收合格后,方可切断连接线及电源。
2、实验器材检查:学生在教师审签实验记录后,应对照实验台上实验器材清单向教师汇报实验器材是否齐全、实验仪器是否完好如初。若发现实验仪器损坏,应登记在册,若属正常损坏,课后由实验室老师修复。若为学生违背操作规程所致,则应由该组同学负责赔偿。
(四)实验报告(按A、B、C、D、E评定成绩,该成绩占项目成绩30%)
撰写实验报告的目的是培养和锻炼学生以书面的形式总结工作或报告实验成果的能力。实验报告是一个实验的系统总结,这个过程既是学生知识构建的过程,又是在认识问题、分析问题、解决问题的基础上进行创新的过程,更是直接知识和间接知识熔于一炉的过程。因此,撰写实验报告要实事求是、严格规范、一丝不苟。
实验报告由实验目的、原理、器材、方法、步骤、结果及讨论6部分组成。每个单元实验中讲义上列出的“实验报告”一项的内容,以及教师临时补充的需要完成的内容学生均需完整写入实验报告。讨论是培养分析问题能力的重要环节,讨论的内容可以是多方面的。如:1)实验的原理、方法、仪器给你留下什么印象,实验完成得如何?2)实验的系统误差表现在哪些地方,怎样改进测量方法或装置可以减少误差?对实验的改进有何设想?3)实验步骤怎样安排更好?4)观察到什么反常现象,遇到过什么困难,能否提出可供他人借鉴的想法?5)测量结果是否满意,如果未达到预期结果是何缘故?讨论的重点是存在问题的解决方法或设想,由此可以看出学生发现问题、分析解决问题的思想方法。
(五)实验考核与实验室开放(按A、B、C、D、E评定成绩,该成绩占项目成绩20%)
1.实验考核:实验成绩的考核既是对优秀学生认真完成实验的肯定,也是对不认真做实验学生的督促。为了做到对学生的全面评价,实验成绩应标准化、定量化。通信电子线路实验课程的最后一次实验课程内容为实验考核,实验考核内容以考察学生完成综合性和设计性实验的实际能力为主旨。
2.实验室开放:实验室在完成基本的实验教学任务后,尽力面向学生开放。笔者的实验室在补差、扬优和提高三个层面上进行了开放尝试。实验室设置多个学生勤工俭学岗位来弥补实验师资的不足,从同年级优秀学生中挑选部分学生,利用课余时间协助老师帮掉队的学生跟上教学进度;从已确定的保研大四学生中选出少数学生,利用节假日帮优秀学生完成超出大纲的设计与探索性实验内容;从研究生中挑出部分优秀学生利用长假协助教师指导学生在实验室完成创新课题。这种以教师主导、学生自主、完全开放的模式使不同层面的学生均得到了较好的实践机会[5,7]。学校鼓励学生为实验室的开放纳言献策,不同层面的学生在提高自身创新思维能力的同时,也在实验室加深了相互间的交流,起到了互帮共进的作用。同时也为实验室的建设和发展带来了无尽智慧与良策。
三、结 语
实验课程教学“五环过程”管理办法在通信电子线路实验课程中的应用实践证明:这的确是一套科学的、系统的,并且行之有效的实验教学管理方法。几年来,河海大学信息学院的学生的实验能力有了大幅度提高。学生的自学能力、动手实践能力、思维判断能力、表达书写能力、实验设计能力和创新意识等方面都取得了很大的进步。同时,也进一步地培养和提高了学生从事工程实践的基本素质、理论联系实际和实事求是的科学作风,增强了严肃认真、一丝不苟的科学态度和不怕困难、主动进取的探索精神。
实验课程是理工科院校本科实践教学环节的重要组成部分,科学的、正确的实验教学管理办法是使实验课程充分发挥作用的先导。对于培养学生的实验设计、动手操作、分析问题和解决问题的能力,以及创新思想与创造能力等都具有重要作用。随着实验课程教学“五环过程”管理办法的不断应用和深入,通信电子线路实验教学将会取得更为显著的成绩。而这套教学管理办法本身也在趋于不断规范化、完善化。但愿“五环过程”管理办法对其他实验课程的教学也能有一定借鉴意义。
参考文献
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关键词:现代;光纤通信;光电集成;路集成电路;设计分析
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)24-0042-02
Abstract: in today's society is the information of the rapidly developing society, all kinds of high and new technology emerges unceasingly, the communication system is particularly important, communication system and the integrated circuit has been inseparable. How to make use of integrated circuit technology to design high performance integrated circuit of the electronic information technology industry is an urgent need to solve the problem. This article will briefly introduced the optical fiber communication optoelectronic integrated circuit design and analysis process.
Key words: modern; optical fiber communication; photoelectric integration; road integrated circuit; design and analysis
随着国家的发展,社会的进步,人类的生活已经离不开通信方式了,各种各样的交流活动都是需要通讯的传递的。不管我们通过何种方式、何种途径,只要将我们想要传递的信息传递到另外一个地方,就是称为通信。古代所传递信息的方式方法也是多种多样的。但是它们相对来说特别落后,时间也会非常地久。而现代的通信方式中,电话通信是应用最广泛的一种。
1 什么是光纤通信
近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的全面开放,光纤通信的发展呈现了一番全新的景象。所谓光纤通信就是一种以光线为传媒的通信方式,利用广播实现信息的传送。光纤通讯就是以光导纤维作为信号传输介质的通讯系统。具有抗干扰性好,超高带宽等特点。
如今社会我们使用的光纤通信有许多的优点,例如,它可以传输频带宽、通信容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻,原料为石英,节省金属材料,这样一来,节约了许多资源和能源,有利于资源合理地开发和使用;绝缘、抗电磁干扰性能强;还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点,同时它也可以用在特殊环境或者军事行动中。
光纤通信的原理是:在发送端首先要把传送的信息变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。
随着信息技术传输速度日益更新,光纤技术已得到广泛的重视和应用。在多微机电梯系统中,光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。光纤技术在电梯上的应用,大大提高了整个控制系统的反应速度,使电梯系统的并联群控性能有了明显提高。电梯上所使用的光纤通信装置主要由光源、光电接收器和光纤组成。
2 集成电路的实现
集成工艺技术也就是在最近的一二十年取得了飞速的发展。随着元器件尺寸大小的不断减小,集成电路的集成速度也在不断地提高。发展迅速的集成电路工艺技术为通信系统的发展奠定了坚实的基础。当下,利用光电集成电路实现的光的发射和接收装置已经被各个实验室所广泛使用。光电集成电路在单片上集成的光和电元件越来越多了,这就是光电集成电路速度越来越快的原因。
3 光纤通信现状
光纤通信技术的发展带动了光纤产业的进步。想要实现光发射与光电集成电路是非常容易的,但是想要实现高速系统的混合集成是非常困难的。由于毫米波信号是狭窄的,所以可以使用混合集成工艺来实现毫米波系统,我们可以这样来设计集成电路及其组成部分,使其波段上的输入和输出阻抗保持在大约50欧姆左右,即使用50欧姆的传输线来连接元器件和集成电路。此外,例如激光驱动、时钟恢复、数据判决、复接、光接收放大等各种类型的模拟、数字、混合集成电路依然可以轻松实现,这是因为电路也可以设计成输入输出是50欧姆的阻抗。想要利用混合方法实现高速光发射机与接收机的真正困难所在是激光二极管和光检测器的阻抗不是50欧姆。尤其是激光二极管,他的非线性无法进行混合集成的。没有合适的匹配网络将基带数据信号从激光二极管连接到驱动器或者从光检测器连接到前置放大器上,就会大大地降低了系统的操作性能。这样相比利用光发送和光接收的集成电路来实现是十分简便的。利用光集成电路实现光发射和接收不仅可靠性高而且成本低。但是用光电集成电路也是具有一定的挑战性的,制作光元件和电子电路所需要的材料是存在一定的差别的。现在制造高速光发射和接受光电集成电路在光传输系统中是十分必要的。这个设计工艺的难点在于要形成材料,即适合制造光电器件和电子电路所需要的制作材料,此外还要设计出光电集成电路。现实很残酷,大家仍需努力。
4 光电集成电路
光发射机光电集成电路一般是由同一底上的激光二极管和驱动电路构成的。集成电路其中包括了电子元器件结构的生长、激光、激光二极管、电阻器、晶体管等电子元件的制造,其中光电元件和金属化连接是比较困难的。在外延生长的衬底上,大概需要三个工序来集成光电集成电路,分别为制作激光二极管、制作电子电路、进行光电元件之间的连接。首先要制作激光二极管,激光二极管的P型区域欧姆接触层通过 蒸发形成金属状态,随后利用光刻法来生成激光二极管的大概区间,然后进行湿法刻蚀形成接触激光二极管的N区区间,最后在活性离子刻蚀体系中完成刻蚀过程,直到遇到AGAAS层后停止刻蚀过程。AGAAS层能隔离电子电路机构和激光结构,形成一种薄膜电阻,从而形成第一金属层和空气桥两个连接层。我们通常采用空气桥连接激光二极管的P区,采用第一金属层连接激光二极管的N区,这样就能很好地实现激光二极管和电子电路层的连接。这就实现了一个量子激光器的光电集成电路了。制作光电集成电路的芯片也是存在一定的难度的,目前端面反射激光镜的干腐蚀技术尚未成熟,只能用解离的方法来完成,所以说集成激光驱动器电路还有很大的空间有待开发。
光电集成电路分别是由光检测器、前置放大器以及主放大器构成的,这其中包括数据判决器、时钟恢复和分接电路。光检测器的集成是光电集成电路中最重要的一个部分,而金属-半导体-金属光检测器(MSM)因为只需要少步骤的追加工艺,和如名字一般较为实惠且广泛的材料在雪崩类型光电检测器和p-i-n被广泛运用的同时也被单片集成光接收机广泛的使用着。
在设计中第一级为基本放大单元,是共源放大电路且带有源负载,电阻的反馈由电压并联负反馈,电平位移级使用的是两级源级跟随器,它被接入到后面,与此同时,又需要引进一个肖特基二极管,这样就起到了一个降低反馈点的直流电平所特需的水平的作用,达到了这样一个效果后,在偏低压的条件下,电路同样可以正常工作。
5 主要工艺流程
第一步,我们要准备好充足的材料,对材料进行结构和参数方面的设计计算,并确定材料的外延生长,来确定集成方式及集成所需要的元器件。第二步,对PD台面进行腐蚀,首先腐蚀掉INP层露出HEMT的帽层,把MSM保留在芯片上,即通过把PD台面以外的PD层材料腐蚀掉来露出HEMT层。第三步就是进行器件的隔离工作,仍然使用台面腐蚀的办法将HEMT和PD元器件之间隔离起来,想要实现比较好的隔离效果就一定要准确的腐蚀到半绝缘衬底上。最后就是保护芯片的工作了,在芯片表面沉淀一层介质,这样不仅保护了芯片表面还成为了源漏的辅助剥离介质。
6 结束语
光纤通信技术作为通信产业中的支柱,是我们现如今社会中使用最多的通信方式。即使在现在的社会当中,光纤通信技术得到了十分稳定有效的发展,但是现在科技发展如此之快,越来越多的新技术涌现出来,我国的通信技术水平也得到了明显的改善与提高,光纤通信的使用范围和价值也在悄悄地扩张。但是光纤通信技术为了迎合网络时代,必须有更高层次的发展,才能占据市场的主流地位。我相信随着光通信技术更加深入地发展,光纤通信一定会对整个通信行业甚至社会的进步起到举足轻重的作用。
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