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1光纤模型
对于一些较为复杂的矢量信息的调制,光通信系统当中则一般都是用IQ调制器进行;光纤模型是为了将通信相干系统内处理数字信号进行提高,因此必须要具体研究整个系统内信号进行光纤传输的现象,而该现象则需要从物理以及数学的模型当中入手,对对应的补偿或均衡技术进行研究过程中将数字信号处理技术的作用发挥出来,使得光信号变换成为电磁波的形式,具体的解是在麦克斯韦方程组导出的波动方程中进行的,表达式是:其中X是信号偏振方向的单位向量,是初始振幅的傅立叶表示,是常数,最终将光信号基态模式分布成F(x,y)看成是近似高斯函数。另外在研究接收端过程中,一般都是将光相干接收机作为主要组成进行研究,其能够对接收机进行直接测探,让所检测的信号强度信息得以增强,同时还能够将强度调制信号进行光电转换前对其进行除匹配滤波之外的处理。
2信号处理
研究相干光通信系统内处理数字信号的技术主要是:光纤信道是信号进行传输的通道,而其中所出现的不同形式的失真或者损伤就会在结合过程中出现线性或者非线性的失真。而线性失真的补偿是不存在因果关系,即无需顾虑其顺序问题,不过需要在具体算法当中遵循以下原则:分离所需估计的线性失真为单独形式的变量,并补偿态应该优先估计,对于算法较为简单的变量,然后再补偿随机变量,最后才是对所有变量进行完整补偿。算法流程:每个方框所代表的都是相干接收机内的数字信号处理系统的子系统,且子系统之间所可能出现的反馈线路的具体图表也要进行表示,在预处理算法的研究中,它是指在进行实质的信道均衡、载波恢复之前,对采样后的信号进行一定程度的预先处理,为形成数字信号处理算法做出充分的准备。
3信号补偿
使用数字信号处理算法之后,相干光通信系统对信号补偿是在接收端,具体使用过程当中则会根据情况的不同来使用不同形式的数字信号处理子系统。去偏移系统可以针对偏振之间的采样时刻偏移进行补偿。正交化系统可以补偿因调制器和混频器缺陷造成的欠正交状况。归一化系统能够将信号具备单位的能力和幅度,进而使得信号发生色度色散后可利用静态信道的均衡系统对其进行补偿。即使出现不当采样而导致误差出现时,也能够使用采样时钟来对系统进行相关补偿。即自适应的信道均衡系统能够对于偏振所出现的相关损伤进行补偿,载波相位回复系统是估计载波相位的噪声,进而对所出现的失真进行补偿。载波频率恢复系统则是对发送端和接收端之间载波所出现的频率偏移进行补偿和估计。对于光线非线性造成的信号损伤可以借助非线性补偿系统进行补偿。
4相关耦合
在应用数字信号处理算法过程当中,先在接收端破和所输入的光信号和本振光,进而根据上述的数字信号处理技术子系统来对所耦合的光信号进行模数转化、去偏移以及正交化恢复等处理,然后根据实际的应用环境来选择具体形式的反馈和补偿。即相干光通信系统中有了数字信号处理算法的应用将会对其色散、偏振等造成的信号失真有了非常有效的补偿,进而更好的促进了相干光通信系统的发展。
二、小结
1.1充分了解前期课程情况
首先,授课教师应在课前充分了解《数字信号处理》课程的全部教学内容中有哪些涉及前期的预修课程,并将所有涉及的课程和对应的知识点罗列出来。然后,教师应了解学生是否全部学习过所有的预修课程和所包含的知识点。(1)对于已经学过的预修课程,教师逐一查阅相关教材,摘出本课程中涉及到的知识点所对应的应用条件、关键内容、主要结论以及必要的推导过程等。以《高等数学》为例,本课程涉及到的知识点主要有:反函数和复合函数求导、等比级数求和、欧拉公式、傅里叶级数和微分方程求解等。(2)如果有某一门课程没有学过,例如我校没有开设《积分变换》课程,那教师就应从更基础的《高等数学》课程出发,将本课程所涉及的知识推导出来,以便在课堂授课中补充,或作为参考资料提供给学生自学。(3)有些知识点虽然在预修课程中有所涉及,但可能不是重点或不够系统,那教师就应根据前期所学知识,结合本课程需要,进行必要的归纳总结,以便学生根据个人学习情况参阅。例如本课程中数字滤波器设计是授课的重点内容,其中需要掌握模拟滤波器设计的相关知识,但是预修课程中并没有系统讲述,因此教师就应整理各种模拟滤波器的公式、特点和设计方法并将其融合到授课过程中。由于《数字信号处理》本身就是一个严格的理论体系,其中所有的定理和性质都是可推导或可证明的,而且推导和证明过程也是要求学生掌握的,因此教师在授课中就必须保证所有的推导过程都是学生以自身所掌握的知识可以理解和独立完成的。
1.2建立通畅的师生交流渠道
首先,应转变观念,即使在大学高年级,课程教学也应该是以学生良好掌握本课程的知识和技能为标准,而不应仅仅是完成教学任务。这就要求教师和学生之间具有良好、通畅的交流渠道,以便教师能及时了解学生的学习进展情况、学习过程中存在的疑问以及对课程学习的建议和意见等。同时,也便于教师及时通知学生应预先复习的知识和应准备的材料、对学生提问的答复以及对后续课程教学的调整等。因此,建立通畅的师生交流渠道非常必要。我们认为师生的交流渠道应是多方面的,为此我们采用了多种的交流形式。(1)师生见面会:一般在课程开始之前或前期进行,所有参与授课的教师和全体学生面对面座谈,从而实现初步的了解。(2)课代表制:在学生中选择一名同学作为本课程的代表,负责收集学生中的问题、意见等并及时反馈给教师,同时将教师的通知及时传达给所有学生。(3)公布教师的办公室地址、电话和E-mail:让每一名学生都能找到教师,以便提出问题并得到教师的辅导。(4)《数字信号处理》网络课程平台:本课程已经构建了较为完善的网络课程,其中包括课程授课幻灯、教案、典型习题、课程电子公告片率系统(bulletinboardsystem,BBS)、其他参考资料等。(5)最新的即时通讯工具:例如QQ、微信等。(6)晚自习答疑:每周安排一个晚自习由1名授课教师到学生自习的教室进行答疑,学生如有课程学习中的疑问可以自由提问。通过上述措施,在教师和学生之间构建全方位、全覆盖的交流渠道,既包含了传统的见面辅导形式,也引入了学生中流行的即时通信工具,从而可以保证学生面对面或不见面地提出学习中的疑难问题,便于教师了解和掌握学生的学习状态。
1.3在作业批改和实验过程中深层次了解
前面的师生交流,更注重学生主动提出问题,以寻求教师的答复。不过在我们的教学经历中,有些学生不擅长或者不习惯主动提问题,而喜欢等待接受教师讲解的课程内容。这样,教师就不容易把握学生的个人学习情况,也就难以进行个性化教学。《数字信号处理》课程注重理论知识的学习,因此教师每讲授一部分内容都会给学生布置一些习题作业。我们的要求是学生在作业中要写出完整的解题步骤,提倡学生抛弃草稿纸,将所有的中间过程都写到作业本上。通过对作业的批改,教师就能从中发现每个学生对课程内容的掌握情况,及时发现问题。《数字信号处理》课程也强调理论知识的运用,因此安排了接近1/3的学时用于上机编程实验。学生利用课堂所学理论知识在计算机上编程实现,并将结果显示出来。但是这个过程并不一定是一个顺理成章的事情,大部分学生都不能够一次完成。因此,教师应不停地巡视每个学生的编程过程,及时发现问题并给出建议。
2个性化教学方法
开展个性化教学,并不是进行个别教学,也不是要否定传统的课堂授课。我们认为个性化教学是对课堂授课的补充和完善。另外,个性化包含2层含义:一是不同年级的学生之间存在差异,教师需要针对性地调整或强调授课内容;二是不同学生之间知识背景存在差异,教师应进行个别辅导。
2.1课堂上重点讲解共性难点
通过前期多种形式的师生互动,教师对学生的知识背景应该有较全面的了解,特别是要掌握可能缺失的知识点。在课程备课和幻灯制作过程中,教师就应有针对性地对存在的共性问题进行重点准备,例如对涉及前期预修课程中的知识点进行提示或回顾,对学生缺失的知识进行补充,对前期不系统的知识进行归纳和整理。在课堂授课过程中,不断观察学生的学习状态,发现多数人有疑问时应反复讲解,必要时辅以板书推导。同时,鼓励学生在上课过程中主动提问,并在每次课结束前预留3~5min进行简短答疑。另外,对后续课程学习中可能涉及的预修知识应要求学生进行复习。
2.2合理布置作业并认真批改
教师布置给学生课后完成的作业应涵盖主要的授课内容,应有一定的题量,期望学生通过做作业复习重点知识,特别是综合运用已学过的知识分析和解决问题。教师应重视对学生作业的批改,逐步审阅,并明确指出出错或遗漏之处,如有需要可给出修改思路的提示。曾出现过某一道并不难的作业却有很多学生做错的情况,对此种情况,教师要不怕麻烦对每一个学生都给予纠正,避免疏漏。而且《数字信号处理》课程习题的突出特点是一题多问,后面的问题需要前面问题正确的结果作条件,常常出现第一问解题错误,导致后面几问即使方法得当也无法得到正确的结果。对此种情况,教师不仅要指出第一次出错的地方,而且还应对后续求解的方法予以评价,便于学生自己改错。教师对所有学生作业中存在的问题还应及时归纳。由于学生做作业和教师批改作业都需要一定的时间,一般会有2周的延时,因此教师应注意利用后续授课中的点滴空闲时间或少量的课后时间,进行作业情况的分析。这一做法往往颇受学生的喜爱。
2.3利用课间进行个别辅导
一般每次授课是2个学时连在一起上,学时之间有10min的休息时间。教师应注意在课间主动走到学生中间,这样会无形之中鼓励学生主动提问。我们在教学中发现,当教师站在讲台上时,学生要提问可能需要更多的勇气;而如果教师走到学生身边时,学生会感觉与教师的距离缩短了,从而可能较随意地提问。这样,教师才能有针对性地对学生进行个别辅导。同时,几次之后就有助于树立一种主动提问的良好氛围,有利于教师更好地把握教学效果,节省了猜测和估计的时间。
2.4在线响应学生提问
除了鼓励学生在课堂上提问外,教师应接受并适应学生通过他们熟悉和感兴趣的交流方式提问,并及时作出响应。上述2种提问方式类似于实时和非实时的关系,这本就是数字信号处理技术的突出优点,而且新的交流工具实际上也是数字信号处理技术进步的体现。作为教授本课程的教师也应紧跟时代的步伐,让学生感觉与教师之间没有代沟,更重要的是让学生对本课程产生更浓厚的兴趣,激发主动学习的热情。
2.5让学生独立完成编程实验
计算机编程实验是《数字信号处理》课程教学的重要组成部分,我们要求给学生提供单人单机的实验条件,虽然实验内容相同,但强调每个学生独立完成。教师不仅仅应关注最终的实验结果,还应在学生进行实验的过程中不断巡视,及时回答学生提问,或发现学生有疑难主动给予帮助。每个学生对课程教学内容的掌握程度不同,存在的难点也可能有差别,而且实验的进度更是差别明显,因此集中讲解并不必要,个别辅导才是更佳的选择。
2.6确立每周一次晚自习答疑
由于本课程教学内容多,而学时有限,在制定教学进度时无法留出完整的学时进行答疑。为此,我们尝试每周安排1名授课教师在学生晚自习时到教室答疑。通常教师不站在讲台上,而是在教室后面等待学生个别提问并解答。没有问题的学生则正常自习。经过一个学期的试验,这种方法效果较好,我们将其固定为一种辅助的教学手段。
3结语
关键词:蚌埠双墩文化;刻画符号;文字性
中图分类号:K05 文献标识码:A文章编号:1005-5312(2010)23-0119-01
双墩文化作为淮河中游地区发现的年代最早的新石器时代文化遗存,出土的600多件文物刻画符号,这些符号大都刻画在器物底部位,内容相当广泛。除了日月、山川、动植物、房屋等写实类,也有狩猎、捕鱼、网鸟、种植、养蚕、编织、饲养家畜等生产与生活类,反映内容涉及生产、生活、宗教、艺术等广泛的内涵。刻画符号数量多、内涵丰富、结构复杂,就书法的观念而言,这些符号虽然尚处于非自觉的书写状态,但娴熟的技艺,使得刻写效果已经出神入化,可与历史时期相对延后的殷墟“甲骨文”具有异曲同工之妙,从而增强了这些刻画符号在中国文字历史上的地位。
一、从汉文字形体看双墩刻画符号的构成特点
双墩文化的刻画符号从形体上看,字形包孕着丰富的形象意味,反映出当时的社会历史因素及人们的日常生活状态。
首先它们具有模拟自然物象的方法与写实性审美特征。东汉许慎的《说文解字・序》曾表达:仓颉最初创造的字就是描画各类客观事物形成的,所以叫文。也就是说通常情况下象形字体可分为形体符和声音符,可以生产出更多的新字,这些新产生的字对于象形字来说就像母体分娩出的婴儿或者蛋中孵出的幼雏一样,所以称为“字”。因此作为书写符号,一定是具有可视性、图象性,描绘事物性(如图1)。
其次,站在文字的角度来看,这些符号虽缺少空间造型上的丰富构成,但对线的抽象把握却显示出先民的审美经验方面意识的复杂化,而以线这一有意味的形式来达到现实自然的超越,则更表明它在审美实践领域所达到的自由化程度。线条是造型艺术中重要因素之一,对它的感受、领会掌握要比其他的造型要素间接和困难得多――它需要更多的想象、观念和理解的成分和能力。
从半坡仰韶陶器刻符到大汶口象形文字符号再到甲骨文字体系,可以看得出汉字走得是一条由抽象到象形再到抽象的道路。我们从双墩刻画符号的抽象性品格可以看到汉字抽象品格的端倪,而在同一时期绘画的写实倾向也全面显现出来。如网纹、水纹动物图像的写实绘画形象便与陶器刻符的抽象、简约形成鲜明对照。
二、双墩文化刻画符号的文字性审美特质
(一)线的艺术
双墩遗址水纹刻画符号以弧线纹为主,也有少量的圆圈纹、漩涡纹和水波纹。如这些刻画符号的本身,还在审美艺术的领域里,开辟了另一个新的天地,这就是书段――“线的艺术广义地说,较之西方美术的注重色块,中国古典美术总体上都可称为“线”的艺术,中国绘画就始终都注重线条的使用。虽然书写的艺术是纯粹以线条、形体结构表现气质、品格、情感境界的艺术形式,却是中国美术所独具的线的艺术最典型的代表。这类源于绘画的最早的近似系统文字的刻画符号,以模拟为特征的象形成份还相当浓重,更未离开实用的目的,因而就时人的实践和观念而言,还远不是“饰文字以观美”的自觉的书法艺术。
线条已经具有横平竖直,疏密匀称等形式美因素,如图“”。因其刻在陶、石、骨、蚌的刻画符号,所以线条大多为直线,曲线也由短的直线连接而成,笔划为等粗线,两头略尖,线条瘦硬挺拔,坚实爽利,运笔健劲,刀迹遒劲。符号结构疏朗稚拙,雄健宏放,谨严中蕴涵有飘逸的风骨,气势不凡。
(二)结构的艺术
在最早的抽象纹饰上,我们也可以窥测出在超摹仿意识构形中的内在规定性,它促使造型的韵律美特征向完满自足性发展。模拟自然物象,尽可能地再现其真实面貌成为原始人构形时的一种追求。在双墩文化的大部分刻画形象上,我们可以清楚地看见原始人对原型结构的整体把握不仅凭他们敏锐的感觉来调整,而且靠一定的理智来处理。使得这些原始艺术的造型形式在形体上洋溢着活泼的生命力。
从刻画符号“”可以看出,就结构而言,此时的符号性表达尚多依赖于随物赋形所自然形成的姿态体式、繁简大小,故无论是同一个符号还是不同的字,都常常是大小参差,长短不一,宽窄随意,疏密兼有,但每个字本身则天然具有均衡、对称、协调等合乎美的规律的造型特点,从而给人以随意、错落而又朴拙、平稳的视觉感受。
刻画符号的出现本身就是双墩文化特质的一个象征。这些符号结构,可分为单体、复体和组合体,特别是不少符号反复出现,使用频率较高,具有明显的记事性质和一定的表意功能及可解释性。其中双墩遗址捕鱼“连环画”中,鱼形符号“”表示为一种简单而相对抽象的符号,已摆脱了象形写法,而与这一符号组合成叉鱼含义的“刺”的符号,则与甲骨文和金文的“刺”字写法大体相似,结构完整。与其他新石器时代遗址的刻画符号相比,具有明显自身特征。
(三)“有意味的形式”――刻画符号的抽象品格
汉字的抽象化又以象形为基础,从而使大自然的万千形态为汉字提供了取之不尽的文本图式,这构成书法艺术的物质基础。这些刻画符号的美的特性正是在于它的形象。美的事物和现象总是形象的、具体的,总是凭着欣赏者的感官可以直接感受到的。
强调刻画符号具有文字的审美特质,是因为它具备了书法的结体――空间造型;笔法――“线”的时空运动构成书法的核心语境,可以说,书法艺术的发展过程无不围绕这二者而展开。
这些刻画符号具有较强的造型意识,和固定的语意传达。例如刻画符号中,多次将“水纹”等某些符号在形式和意义上固化,并在一定的区域内共同使用,初步显示了原始文字的意象功能。像“”、“”式的符号已具有复杂的空间结构和平衡、对称比例等造型关系”。符号“”表达的以经营与甲骨文的“山”表达相同的语境,而符号“”则可被释义为网,符号“”、“”、“”等都是代表一种语义的抽象的符号图形。这表明象此时的符号已从纯粹的描摹自然的表意阶段,而进入象形表意这一新的文字历史发展时期。
4.文字意象
双墩文化的刻画符号为我们提供了有关汉字起源的种种历史依据,并且刻符符号的抽象品格也足以使我们对汉字的本质获得足够的理解,从而可以成为汉字起源问题上的种种观念的参照。双墩刻画符号的装饰纹样线条简炼流畅,笔触粗放,形象单纯而鲜明,具有极高的艺术价值。目前这些刻画符号被学术届专家认为是中国汉字起源的重要源头之一,它对中国乃至世界文字的起源都有重要意义。以至于数千年后的今天,我们仍能从中体会到其相对严谨的结构、流畅笔法,自由而不逾矩的“写意”情趣和朴素、单纯、富有生趣的艺术语言,感受到它与现代艺术相通相融的气息。
象形表意审美这一文化模式一直伴随着人类文明发展的历史,因此,从艺术形态的角度来看,不论是自觉形态还是非自我形态书法,它们都共同具备艺术审美的意蕴与价值。在上古艺术中,艺术的审美效应往往隐身于实用化功能中。作为新石器文化的产物,双墩文化刻画符号的审美价值还没有从自然状态中分离出来从而获得独立。但其本身的审美意蕴与时代意境是并存的,这些刻画符号之所以能够深深的打动人,恰恰是凭借它具备文字性审美的内在价值。
安徽省教育厅人文社科项目“蚌埠双墩文化新石器时期造物文化研究”(2009sk123),安徽财经大学人文社科研究项目“蚌埠双墩新石器时期器装饰艺术研究”(ACKYQ0906ZD)
典型的信号处理任务就是把信息从一种信号传递到另一种信号上,例如,可将一张照片加以扫描、抽样,并将毕业论文共存储在计算机的存储器中,在这种情况下,信息是从可变的银粒密度转换戌可见光束,再变成电的波形,最后变戍数字的序列,随后该数字序列用。磁盘上磁畴的排列来表示CAT扫描器是一个比较复杂,经过处理,最后显赤射线管(CRT)的荧光屏上或胶片上。数字处理能增加信息,但可以重新排列信息,使观察者能更方便地理解它.观察者不必观看多个不同测面的投影而可直接观察截面图。
人们感兴趣的是信号所包含的信息,而不管信号本身是什么形式。也许可以概括地说,信号处理涉及两个基本任务一一信息的重新排列和信息的压缩。
数字信号处理涉及到用数的序列表示的信号的处理,而多维数字信号处理则涉罚用多维阵列表示的信号的处理,例如对同时从几个传感器所接收的抽样图像和抽样的时间波形的处理。由于信号是因而它可以用数字硬件处理,同时可以将信号处理的运算规定为算法。
促使人们采用数字方法的是不言而喻的。数字方法既有效灵活。我们可以用数字系统使其有自适应性并易于重新组合。可以很方便地把数字算法由一个厂商的设备上转换到另一个厂商的设备上去,或者把专用数字硬件来实现。同样,数字算法也可用来处理作为时间函数或空间信号,数字算法自然地和逻辑算符如模式分类相联系。数字信号能够长时间无差错地存储。对很多种应用而言,数字方法Ⅸ其它方法更为简单,对另外一些应用,则可能根本不存在其他方法。多维信号处理是不同于一维信号处理,想在多维序列上实现的多运算,例如抽样、滤波和交换等,用于一维序列,然而,严格芯说,我们不得不说多终信号处理与一维信弓有很大差别的。
【关键词】数字信号处理 DSP Builder 教学实践环节
【基金项目】论文由“上海理工大学‘精品本科’系列研究项目”专项资助。
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)35-0231-01
数字信号处理是一门的重要专业基础课,由于理论性很强、比较抽象,对于听课的学生和授课的教师均是一个难点。为了能让学生深入的体会和学好数字信号处理的理论知识,教学实践环节是必不可少的。
1.数字信号处理教学实践环节的现状
目前在数字信号处理课程的教学实践环节中,较为普遍的是采用MathWorks公司的数学分析软件Matlab,学生通过Matlab软件编程对数字信号处理的理论知识进行仿真和验证,这种通过纯粹软件编程进行仿真验证的实践方法仍然是比较抽象的,不利于学生对所学知识的深入理解,也不利于理论联系实践。
国内一些高校开始采用Matlab编程与可编程逻辑器件相结合的方法来进行该课程的实践教学,这种将软、硬件平台相结合的方法是一个很好的尝试,但它需要学生在熟悉可编程逻辑器件的基础上,熟练进行硬件描述语言(HDL,hardware description language)的编程,这样就容易使学生在掌握软件使用和熟悉硬件平台等方面花费过多的时间,从而忽视了对数字信号处理课程本身一些重要理论和概念的理解与掌握,达不到教学实践目的。因此,需要对本课程教学实践的方法进行探索和改革。
2.教学实践方法的改革
2.1教学实践方法的思路探索
需要找到一种简单易行的方法,使得数字信号处理的理论算法可以在硬件上得以实现,并且可以通过嵌入式测量软件(如:QuartusII中的SignalTapII Logic Analyzer)对信号的处理结果进行实时在线观测,那么学生必然会对所学的理论知识能有更生动的体会和更深刻的理解,增强学生的学习兴趣,提高学生理论联系实践的能力。
鉴于学生在前期课程中已学习过可编程逻辑器件FPGA的相关知识,而FPGA是一种实现数字信号处理的通用硬件器件,如果能够通过一种简单的操作将数字信号处理的理论算法在FPGA器件中得以直接实现,那么就能起到事半功倍的学习效果。
2.2 DSP Builder工具软件的特点
在数字信号处理中Matlab是用作算法开发和仿真的软件,而DSP Builder通过Matlab中的Simulink模块将Matlab的算法开发和仿真与硬件描述语言(HDL)的综合、仿真和Altera开发工具整合在一起,实现了这些工具软件的集成,从而使学生在进行系统级设计、算法设计和硬件设计时共享同一个开发平台,并且不需要过多关注硬件设计方面的知识和硬件描述语言的编程,同时,DSP Builder是作为Matlab中Simulink模块的一个工具箱出现[1],使得学生可以通过Simulink图形界面调用DSP Builder工具箱中的提供Altera知识产权核(IP core, intellectual propert core)MegaCore进行DSP系统设计,因此学生只需要掌握Simulink的使用即可,并不需要花过多的精力熟悉DSP Builder的使用。
2.3 DSP Builder应用于教学实践
应用DSP Builder在教学实践中进行基于FPGA的DSP系统开发,整个设计流程是基于Matlab的Simulink模块,DSP Builder和QuartusII的,包括从系统描述到硬件实现都可以在一个完整的设计环境中完成,构成了一个自顶向下的设计流程。它主要分为以下几步[2, 3]:
(1)利用Simulink模块、DSP Builder模块以及IP核模块Matlab的Simulink模块中对DSP系统进行建模,只需双击系统中的模块就可以对该模块进行参数设置,同时可以基于Simulink平台仿真验证所搭建DSP系统的功能。
(2)利用DSP Builder具箱中的Signal Compiler模块,将Simulink模块文件(.mdl)转换成RTL级的VHDL硬件描述语言代码描述以及用于综合、仿真、编译的TCL脚本。
(3)在得到VHDL文件后,设计者仍然可以通过Signal Com?鄄piler自动调用综合工具和编译工具。目前DSP Builder自动流程中支持的综合器有QuartusII, Synplify和Leonardo Spectrum。综合后产生的网表文件送到QuartusII中进行编译优化,最后生成编程文件和仿真文件,即利用生成的POF和SOF配置文件对目标器件进行编程配置和硬件实现,同时生成可分别用于QuartusII的门级仿真文件和Modelsim的VHDL时序仿真文件以及配套的VHDL仿真激励文件,可用于实时测试DSP系统的工作性能。另外,设计者也可以在Simulink外手动调用其他C合工具和编译工具。
(4)针对第二步中生成的VHDL,利用自动生成的Modelsim的TCL脚本和仿真激励文件所做的仿真为功能仿真,而当由QuartusII编译后生成的VHDL仿真激励文件和Modelsim的TCL脚本进行的仿真为时序仿真。
(5)最后将QuartusII生成的配置文件下载到目标器件中,形成DSP硬件系统。
2.4教学实践的实施步骤
(1)教授学生使用DSP Builder进行基于FPGA的DSP系统开发的过程。
(2)设计出利用DSP Builder进行数字信号处理教学实践的典型题目。
(3)让学生将Matlab中编写的数字信号处理算法,直接在FPGA器件中得以实现。
(4)对信号的处理结果进行实时测试,解决数字信号处理中的实际问题,切实做到理论联系实践。
3.教学实践的效果
在数字信号处理的教学实践中,应用DSP Builder在FPGA器件上实现数字信号处理的算法,使学生在设计过程中摆脱了繁琐的具体硬件设计,将更多的精力关注在数字信号处理算法设计的实现上,对所学数字信号处理的理论知识能有一个更生动的体会和更深刻的理解,增强学生的学习兴趣,提高学生理论联系实践的能力,取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]杨守良. Matlab/simulink在FPGA设计中的应用[J]. 微计算机信息,2005(8):[98].
关键词:双语教学;数字信号处理课程;课程改革
随着信息化的进程,半个世纪以来,尤其是最近的30年里,作为理论性和工程性都很强的学科,数字信号处理(DSP)的理论、方法和应用实现了飞跃式的发展,其地位和作用也变得越来越重要。社会对既掌握DSP理论和方法,又掌握DSP工程技术的人才的需求,也越来越大。在这样的背景下,国内外各大学的电子信息类学科和专业,纷纷将数字信号处理列为必修课程,并加强了课程的建设与改革。
数字信号处理课程是我校电子信息类专业的必修课程,是一门集理论性、实践性、综合性于一体的主干专业基础课程。课程包括理论教学、课程实验及课程设计教学环节,教学计划大致安排在大学三年级的上或下学期。其目的是使学生获得数字信号分析与处理方面的基础理论、基本知识和基本技能,培养学生的综合素质和创新能力,使学生在基础理论、工程实践、运用现代化技术的创新能力等方面得到全面锻炼,为培养能解决挑战性问题的新一代工程师和学习后续课程打下坚实的基础。
一、以双语教学推进数字信号处理课程改革的必要性
为适应专业发展的需要,也是为不断提高教学水平,同时全面推进以培养创新精神、创新能力和实践能力为重点的素质教育的需要,我校2008年也将数字信号处理课程作为专业主干课程。然而,时代不断发展,技术日新月异,需要对这门专业主干课程进一步优化,以寻求教学质量的提高。作为培养人才的高等院校,采用经典的英文专业教材,开展双语教学成为一种共识和发展趋势。教育部在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中提出:“为适应经济全球化和科技革命的挑战,本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。”教育部已将双语教学列为考核高校教学水平的一项内容,双语教学是当前我国教学改革的研究热点。
“以双语教学推进数字信号处理课程改革”课题的研究,旨在通过双语教学的研究与实践,提高学生阅读和理解英文专业文献的水平,有利于培养应用型人才,满足社会对复合型人才的需求,还有利于挖掘电子信息专业教学的发展潜能,使专业基础教育和市场需求更好地结合,更有利于提高毕业生的就业适应能力,同时也有助于实现学校“技术为先、应用为本”的教育理念。
二、以双语教学推进数字信号处理课程改革的研究思路
课题研究的思路是从电子信息学科的基本任务出发,以信号分析为基础,以系统分析为桥梁,以处理技术为手段,以综合实现为目的,通过突出课程的内在联系和方法的变革来理顺课程双语教学体系。推行数字信号处理双语教学的目标是,将英语学习和专业课学习融为一体,使学生能够用英文熟练地检索、阅读、理解有关的理论、方法以及各种数据手册,并能用英文娴熟地撰写比较好的学术论文、技术报告和文档,掌握最新的专业知识和国际先进科技,逐步实现教学内容与国际接轨,打好扎实的工程基础,从而全面提升学生的综合能力和素质,增强学生的竞争力。
三、以双语教学推进数字信号处理课程改革的主要内容
数字信号处理课程是一门工程背景很强的课程。为使学生能更好地学好本门课程,适应科技界和产业界发展的要求,项目组认真研究分析该课程在人才培养和本学科中的地位、作用以及教学实践的现状,在此基础上收集、参考国内外其他重点大学该课程的双语教学方案,结合我校的具体情况,探索专业课双语教学规律和方法,尝试建立一套适应我院学生实际情况的、较为完整的数字信号处理课程双语教学体系,包括教学大纲、配套的教材和教学团队,形成相应的双语教学模式和教学方法,使学生除了了解和掌握本课程知识体系外,同时通过双语教学,提高学生阅读和理解英文专业文献的水平,有利于应用型人才的培养,满足社会对复合型人才的需求。此次项目改革具体包括以下几个方面:
(1)对我校数字信号处理双语教学进行可行性调研。(2)双语教学体系研究。在教学方法和手段上,要充分激发学生学习的主动性和积极性,并与教学内容相适应,尝试建立与我校学生水平一致的双语教学方案与体系。(3)选择与引导式、启发式、互动式的研究型教学相一致的原版教材与教学内容。(4)尝试挑选部分课时进行双语内容教学,研究教学效果及学生对双语教学的适应性。
以上教学改革内容存在以下难点:(1)数字信号处理是电子信息专业的主干课程,还未有过双语教学的实践,所以建立较完整的双语教学体系是一项新的尝试。(2)数字信号处理课程教学目前仍然普遍采用满堂灌输的教学方式,与引导式、启发式、互动的研究型教学理念和方法之间存在较大的差距。(3)双语教学模式中英语学习与课程学习定位的研究。
四、以双语教学推进数字信号处理课程改革的具体措施与办法
针对上面提到的难点,笔者经过这几个月的多方面调研,总结出以下几点具体措施与方法。
双语教学的可行性方面,这部分的工作由于过去进行过信号系统(双语)课程的重点课程建设,为数字信号处理(双语)理论教学提供较好的基础,特别是信号系统中的离散时间部分的分析方法与数字信号处理的基础部分是重合的。再通过精心的内容筛选与总结,双语教学资料准备是比较充分的。本学期通过试讲,学生反映因为有了信号系统课程基础,数字信号处理理论部分的内容理解比较好,实验部分因为有Matlab的内容,所以采用双语教学适应性更佳。对两个班级76人次进行的问卷调查表明,41%的学生认为双语教学十分必要,28%的学生选择可以尝试,另有20%的学生认为可有可无,11%的学生认为完全没必要。由以上问卷结果可以看出大部分学生对数字信号处理双语教学是支持的。
针对学生学习积极性的问题,笔者选取了部分内容以学生专题报告的形式来进行讲解与阐述,并要求学生查阅一定量的外文文献。对第三章后的滤波器设计等内容以课程设计环节为依托进行资料的梳理及准备,其他学生及教师进行点评或补充,以分组讨论的方式来学习。这方面的工作将在本学期逐步开展。
关于英语学习与专业课学习定位的问题,从专业教师的角度,笔者认为还是要以专业知识为主,从强化文献资料的应用方面入手,对于讨论式及分析报告式的教学方法更强调应用文献的能力。所以,可以督促学生从双语教材及电子资源两方面入手准备汇报时的PPT并进行讲述及总结,而不是单把课本上的条条框框硬塞给学生,这样既提高了学生的兴趣又能取得较好的课程学习效果。
五、结语
数字信号处理是电子信息工程及通信工程的主干课程。对当今国际化人才的培养目标来说,进行双语教学势在必行。通过双语教学推进数字信号处理课程改革是一项艰巨的任务,需要教师和学生的共同努力。下一阶段,笔者将循序渐进地将具体措施应用到教学实际中去,进一步提高课程的教学质量,提高学生的综合素质。
参考文献:
[1]尹霄丽,张健明,李宁,俎云霄,周利清.“数字信号处理”双语教学课程建设[J].北京大学学报(哲学社会科学版),2007,(S2).
[2]邹连英,杨述斌.以双语教学推动“数字信号处理”教学的科学发展[J].中国电力教育,2009,(09).
[3]宋耀良,徐天成,谷亚林.《数字信号处理》课程双语教学的研究与实践[J].高教探索,2007,(S1).
[4]何培宇,孙明义.“数字信号处理”课程多媒体双语教学的探索与体会[J].高等理科教育,2006,(01).
[5]李勇朝,高新波,石光明.数字信号处理双语教学的探索与实践[J].北京大学学报(哲学社会科学版),2007,(S2).
[6]余义斌,甘俊英.“数字信号处理”双语教学初探[J].中国电力教育,2010,(32).
1、余雨晴
指导教师评语
余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》,基本完成了高频电子线路精品课程网站的设计,论文介绍了设计思想、制作过程,并设计了基本的网站雏形。阅读指导教师指定的参考资料、文献,开题报告有实施方案,并按要求完成外文翻译,设计基本合理,对网站建设提出了个人见解,作者基本掌握了网站建设的基础理论。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》,基本完成了高频电子线路精品课程网站的设计,论文介绍了设计思想、制作过程,并设计了基本的网站雏形。网站设计基本上合理、科学,表明作者基本上掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》的审核,认为该论文选题具有研究价值,基本上完成了网站的设计任务,设计基本上合理、科学。该生基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,论文撰写基本符合规范,答辩时能基本正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为及格。
2、杨婷
指导教师评语
杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》,较好地完成任务书规定的设计任务。论文在详细分析PLLIC电路的基础上,利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头。红外自动控制水龙头运用LM音频锁相环芯片设计,同时结合定时器芯片和三端集成稳压器等组合而成,设计合理。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。对对研究的问题能正确分析,反映出作者较好地掌握了电科专业基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》选题具有实际意义,较好地完成了规定的任务,论文在详细分析PLLIC电路的基础上,利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头,红外自动控制水龙头是运用了LM音频锁相环芯片设计,同时结合定时器芯片和三端集成稳压器等组合而成的电路。设计合理,表明作者比较好的掌握了电科专业相关的知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》的审核,认为该论文选题具有研究价值,论文利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头电路,设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识,设计的产品具有一定的使用和参考价值。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
3、王锐
指导教师评语
王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》,完成了任务书所规定地研究(设计)任务。论文采用EDA技术通过自顶向下的设计方法对数字密码锁进行了设计,描述了数字密码锁的总体结构、主要功能、设计流程、模块划分及总体和各模块的VHDL源程序,并且给出了数字密码锁设计的仿真结果。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,主要工作包括用EDA技术通过自顶向下的设计方法对数字密码锁进行了设计,描述了数字密码锁的总体结构、主要功能、设计流程、模块划分及总体和各模块的VHDL源程序,并且给出了数字密码锁设计的仿真结果,存在的不足主要是没有具体实现。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,认为完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文基本流畅,答辩时能较比较正确地回答问题。本文尚存在全篇结构不够合理、没有完全实现等缺陷。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
4、周洋
指导教师评语
周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文从听力计的发展趋势和面临现状出发,基于对系统结构和功能要求的分析,论述了仪器的工作原理,软、硬件设计方法和纯音信号与噪声信号的实现过程。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,从听力计的发展趋势和面临现状出发,基于对系统结构和功能要求的分析,论述了仪器的工作原理、软、硬件设计方法和纯音信号与噪声信号的实现过程,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文基本流畅,答辩时能较比较正确地回答问题。本文尚存在全篇结构不够合理、设计没有完全实现等缺陷。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
5、李思静
指导教师评语
李思静同学的论文《调频电路及其设计》,很好地完成任务书规定的设计任务。论文采利用导频制调频立体声发射接收技术及高性能的专用发射与接收集成电路,设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读较多的自选资料,较好地理解课题任务并提出开题报告实施方案,能出色完成外文资料的翻译,对研究的问题能较深刻分析,反映出作者很好地掌握了有关基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
李思静同学的论文《调频电路及其设计》选题具有实际意义,完成了规定的任务,论文采利用导频制调频立体声发射接收技术及高性能的专用发射与接收集成电路,设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统,表明作者很好的掌握了调频通信方面的知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对李思静同学的论文《调频电路及其设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,作者设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统,作者很好的掌握了调频通信方面的知识。具有很好的阅读参考资料的能力,认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文流畅,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为优秀。
6、王莉
指导教师评语
王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》,较好地完成任务书规定的设计任务。论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。对对研究的问题能正确分析,反映出作者较好地掌握了有关基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》选题具有实际意义,较好地完成了规定的任务,论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识,设计的产品具有一定的使用和参考价值。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文流畅,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
7、赵霞
指导教师评语
赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》,较好地完成电子信息科学与技术专业网站设计,完成了总体方案设计及留言板模块和新闻管理功能模块的结构设计与编程。本设计由两位同学合作完成,赵霞同学负责新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》选题具有实际意义,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。网站设计合理、科学,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面,设计合理、科学。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
8、周星
指导教师评语
周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》,较好地完成电子信息科学与技术专业网站设计,完成了总体方案设计及留言板模块和新闻管理功能模块的结构设计与编程。本设计由两位同学合作完成,周星同学负责网站页面的设计和留言板系统的设计。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》选题具有实际意义,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括网站页面的设计和留言板系统的设计。网站设计合理、科学,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,较好地完成了网站页面的设计和留言板系统的设计,设计合理、科学。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
9、蔡凌云
指导教师评语
蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
10、张佳富
指导教师评语
张佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》,基本地完成了任务书所规定地研究任务。论文对高频功率放大器的发展以及应用做了介绍,设计了基本合理的高频功率放大器电路。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,基本达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
张佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》,基本地完成了任务书所规定地研究任务。论文对高频功率放大器的发展以及应用做了介绍,设计了基本合理的高频功率放大器电路,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,高频功率放大器电路的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
11、李薇
指导教师评语
李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责系统在DSP方面的设计。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责系统在DSP方面的设计,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,系统在DSP方面的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
12、宋治桦
指导教师评语
宋治桦同学的论文《射频功率放大器》,完成了任务书所规定地设计任务。论文通过图例和对比进行分析,阐述了射频功放的基本理论;在研究了射频功放的工作状态、负载和调谐等外部特性的基础上设计了一种射频功率放大器。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
宋治桦同学的论文《射频功率放大器》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,在研究了射频功放的工作状态、负载和调谐等外部特性的基础上设计了一种射频功率放大器,设计基本合理。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对宋治桦同学的论文《射频功率放大器》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,认为完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
13、邹元杰
指导教师评语
邹元杰同学的论文《基于单片机STCCLED点阵显示》,很好地完成任务书规定的设计任务。系统以STCC单片机为主控芯片,利用温度测量,实时时钟芯片和数据存储技术并配合软件,实现了温度的测量、时间、数据掉电不丢失等功能,最终很好地完成了规定任务。该生对研究的问题能较深刻分析,反映出作者很好地掌握了有关基础理论与专业知识,实际动手能力强,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
邹元杰同学的论文《基于单片机STCCLED点阵显示》,选题具有实际意义,完成了规定的任务。系统以STCC单片机为主控芯片,利用温度测量,实时时钟芯片和数据存储技术并配合软件,实现了温度的测量、时间、数据掉电不丢失等功能,最终很好地完成了规定任务。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
关键词:光纤,语音,传输,光电检测
1、光纤通信系统的基本组成
最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源,它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号;光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号,先后用过的光波有0.85、1.31和1.55三个低损耗窗口。光学信道包括最基本的光纤,还有中继放大器EDFA等;而光学接收机则接收光信号,并从中提取信息,然后转变成电信号,最后得到对应的话音、图象、数据等信息。论文格式。在光纤通信系统中,光纤中传输的是二进制光脉冲'0'码和'1'码,它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的,称为PCM(pulse code modulation),即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号,由PCM电端机产生。光纤通信系统的基本组成原理图如下图1-1所示:
图1-1光纤通信系统
1.1光发射端机
光发射机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制,成为已调光波,然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆中传输。电端机就是常规的电子通信设备。光发射机的原理图如下图1-2所示:
图1-2光发射机原理框图
光源是光发射机的核心,其性能好坏将对光纤通信系统产生很大的影响。目前光纤通信系统使用的光源都是由半导体材料制成的,而半导体光源分两种:发光管LED和激光管LD。由于半导体激光器发出的是激光,发光功率大、谱线宽度窄,但电路结构复杂,温度特性差。而半导体发光二极管发出的是荧光,发光功率不大,谱线宽度宽,但电路结构简单、寿命长、价格便宜。在实验室中经常用到。
1.2光纤或光缆
光纤作为传输媒介,作用是将发射端机光源发出的光信号,经远距离传输后耦合到接收端机的检测器,完成信息传输任务。在通信中使用的光纤通常是由石英玻璃制成的,由纤芯和包层组成。目前,塑料光纤应用于低速、短距离的传输中。其构成光纤的纤芯与包层都是塑料材料。与大芯径50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纤相比,塑料光纤的芯径高达200~1000μm,其接续时可使用不带光纤定位套筒的便直注塑塑料连接器,即便是光纤接续中芯对准产生 ±30μm偏差都不会影响耦合损耗。正是塑料光纤结构赋予了其施工快捷,接续成本低等优点。另外,芯径100μm或更大则能够消除在石英玻璃多模光纤中存在的模间噪音。论文格式。
1.3中继器
含有光中继器的光纤传输系统成为光纤中继通信。光信号在光纤中传输一定的距离后,由于受到光纤衰减和色散的影响会产生能量衰减和波形失真,为保证通信质量,必须对衰减和失真达到一定程度的光信号及时进行放大和恢复。中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个:一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
1.4光纤连接器、耦合器等无源器件
由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制,且光纤的拉制长度也是有限度的(如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是,光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合,对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
1.5光接收端机
光收信机是实现光/电转换的光端机。 它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号,经光检测器转变为电信号,然后,再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平,送到接收端的电端汲去。光接收机原理图如下图1-3所示:
图1-3光接收机电路原理方框图
2、光纤语音电路设计
光纤语音电路由三部分组成:光发射电路、光纤和光接收电路。论文格式。其工作原理是:音频信号最初是声波,由发送器的电子麦克风转换为电信号。此信号由LM358组成的音频放大器放大,并且借助于一个单独的晶体管控制LED的端电压,将电信号转换为光信号。光信号送入光纤或光缆。在光纤或光缆的另一端,光信号照射到接收器的光电检测器上。光电检测器再将其转换为电信号。此信号被放大并送入扬声器转换为声波恢复为原始信号。
2.1、发射器电路板
此电路主要是把音频信号经麦克风转换为电信号,电信号经滤波器、多级放大器把微弱的电流信号转换为适合半导体二极管发光的电压信号,在晶体管的调制下把电信号转换为光信号送入光纤中进行传输。在发射器电路上有一个话筒和调制LED发光的线路。LED装在塑料壳中以便于连接光纤或光缆进行发送信号。在实验室里设计操作可以使用200m长的塑料光纤传送语音信号,也可以使用玻璃光纤在更远的距离内通信。光纤语音发射器电路如下图1-4所示:
图1-4光纤语音发射电路
2.2、光电接收器电路板:
在接收器电路板上通过光电检测器把光纤传输的微弱的光信号转换为电信号,经电容滤波、运算放大器放大,把电流信号转换为电压信号,放大到适合扬声器输出的电压,恢复原始的语音信号。光纤语音接收电路如下图1-5所示:
图1-5光纤语音接收电路
3、结 语
本文详细的介绍了光纤通信系统的组成,为设计光纤语音传输电路提供理论基础。在该电路系统中语音信号以光波形式在光缆内传输、不受任何电场和磁场的影响。传输距离远,抗干扰能力强。每个电路板需要一个9V电池,元件简单,易于实现,在实验室就能操作完成。
参考文献
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[6] ic37.com/
通信原理是电子信息和通信工程类专业学生重要的专业基础课。该课程理论性较强,如果课堂教学主要采取传统理论讲解的方式进行,从“教”的环节看,老师难以将枯燥的原理形象化;从“学”的环节看,学生难以提起兴趣。如何改革课堂教学手段,提高课堂教学效率,培养学生分析问题、解决问题和创新能力,始终是围绕本课程教学的一项重要课题。
二、目标导向情景教学方法的提出
全国大多数院校的本科通信原理课程教学大纲要求学生掌握通信的基本原理。课程内容主要包括:模拟调制方法和性能分析,模拟信号的数字化方法,数字信号的基带传输方法及性能分析,数字信号的频带传输方法及性能分析,复用及数字复接技术。该课程内容丰富,原理性、概念抽象、覆盖内容多,数字公式多,对数学基本功要求高,再加上学时数少、授课时间短,在很大程度上增加了老师教学和学生学习的难度。
同时受传统教育思想和教学方法的影响,在现行的“老师讲、学生听”的通信原理课堂教学模式下,老师往往是单方面地灌输,重结果轻过程,以老师对教学内容的理解过程代替学生学的过程。致使学生被动听讲,参与较少。因此必须改革,即教法逐渐从“教”法向“学”法转移,实现基于“学”的“教”,另外还要从“传授”法向“互动”法转移,实现基于“互动”的“传授”。
根据该课程的教学现状,通过对兄弟院校通信原理教学模式的学习,结合我院“科研强院”的宗旨和学生的具体情况,发现“目标导向情景教学”方法能够调动学生的学习热情和学习积极性,教学效果得到了老师和学生的肯定。
三、通信原理课程情景教学的设计与实施
教学设计大师梅里尔(Merrill)教授认为最有效的学习结果或学习环境是以问题(目标)为中心,即:(1)激活已有经验;(2)展示知识技能;(3)应用知识技能;(4)将知识技能整合到实际生活中。这里所说的“知识”既包括知识本身也包括技能;既包括学习者将要学的知识技能,也包括他们已经获得的知识技能。参考梅里尔的以问题(目标)为中心的教学基本原理及推论,根据本课程的教学内容和教学目标,可将总体任务分解为多个子任务,即多个隋景,进行情景设计,本课程设计了十个情景,每一隋景中又分别根据学生的知识积累情况分多组进行实施。
所有的“情景”分为三组:第一组:模拟通信系统的主要技术,包括隋景1:了解通信原理,掌握基本结构;情景2:结合FM收音机,分析模拟通信系统的工作原理和关键技术;情景3:对模拟部分内容进行综合,分析模拟信号在系统中的传输过程和表现形式;第二组:数字通信系统的主要技术,包括情景4:认识数字通信系统,清楚数字系统与模拟系统的异同点;情景5:掌握数字信号传输的关键技术,包括数字信号码型的选择,系统无码间干扰的条件等;情景6:掌握数字调制的主要技术,包括ASK,FSK,PSK及多进制的DPSK等;情景7:对数字通信的知识点进行回顾,分析数字通信全过程;第三组:模拟,数字综合型通信系统的设计及实现,包括情景8:结合模拟和数字通信过程进行分析,掌握在数字通信系统中进行模拟信号传输的技术;情景9:运用所学知识提出模拟,数字综合型的通信统的任务,并利用Systemview,Maflab、Max-plusII等仿真软件或CPLD,DSP开发实现;情景10:讨论各小组的设计结果,评出优劣。对设计较好的通信系统进一步优化,最终可投入实践直用或者以论文或发明专利等形式表现出来,这样使学生受到很大的鼓舞,更能激发他们学习研究的积极性。这些“情景”的具体实施可从以下五个方面进行:
1.合理安排教学内容,重点学习与时代紧密联系的理论
在教学内容上,首先要按时展的脉搏进行取舍,将模拟通信的内容进行精简,只作简单介绍,学生只作了解,重点突出数字通信。因为随着移动通信、广播电视的发展,数字通信终将逐步取代模拟通信,那么以数字通信为核心内容、为主线,才能保证教学内容的先进性,才能跟上时展的要求。实际教学中以数字通信为重点,同时加强现代数字通信技术内容和开发应用,如无线局域网、短距离无线通信技术都已经与,MI]的生活息息相关。在介绍新的现代通信技术及其发展趋势时,宜采用先广后精的方法,花一到两个课时将诸如GSM/GPRS接入和cDMA无线接入系统、数字星空通信系统、无线局域网系统等作介绍,让学生了解到短距离无线通信中的MSK技术、移动通信中的扩频技术、卫星通信中的TCN网格编码技术、广泛使用的OFDII技术等。再选择典型通信网络案例进行分析并详细介绍两到三个技术,这不但解决了课时少内容多的矛盾,而且也达到了强化现代数字通信技术的目的。
2.运用技术间的交互作用,根据教学目标创设逼真的教学情景
利用多媒体技术、计算机技术和现代教育技术,为学生创设生动的教学情景,它使得所呈现给学生的材料具有活动性、可视性和空间立体感,通过三维效果形象地将教学目标传递给学生。例如,在学习幅度调制时,可以用Java或者Flash编写一段小程序来演示调制前后信号波形变化的快慢。又例如在学习数字信号频带传输时,让学生观看信号经过各种调制之后所呈现的波形。同时还要在传统的教学手段上挖掘潜力,比如在数字调制部分可采用比较教学法,将ASK、FSK、PSK和PAN四种不同的数字调制方式进行有机组合,采取比较方法,从四种数字调制信号的时域表达式与波形、数字调制信号的产生与解调、信号功率谱密度及抗噪声性能等方面对它们进行阐述,使学生清晰地掌握这四种数字调制信号的各自特点及它们之间的区别。
3.强化实验环节,帮助学生深化本课程的学习
使用“目标导向情景教学”模式,老师会根据教学目标,带领学生回顾与该目标有关的知识,引发学生对实现教学目标所需的未知知识的渴求,再导入新的知识点。例如,在讲解数字信号的基带传输时,先提出通信过程中会出现哪些问题,要保证可靠通信用什么方法解决这些问题,能不能用解决基带传输的方法和思路解决基带通信过程中的问题等等。通过这一系列的问题,使学生在学习本章内容时有了目标,从而激发学生学习的兴趣。在本章学习的过程中,还应结合当今先进通信技术,在已有的实验设备的基础上,安排学生进行设计性实验。比如通过Sys-temView软件设计数字基带信号传输系统,包括数字基带无失真传输条件和奈奎斯特采样定理的验证,特别是噪声对数字基带传输系统性能所产生的眼图演示,以及在2DPSK调制和解调实验和PCN调制与解调实验开设的基础上,增加采用PCN集群信号进行8路2DPSK频带传输系统实验,指定在8个确定的时隙进行通信。通过这种实验极大促进了学生的独立思考与动手能力,同时还深化了他们对本课程的学习。
4.提高学生的探究能力以及与他人合作的能力
通信原理课程的教学情境大多是具有一定复杂性的挑战性问题。学生难于单独在短时间内解决问题,这便给学生提供了
一个探究学习与合作学习的机会。组内同学需要相互配合,在实验环境中尝试他们提出的解决方案。例如,在讲解模拟信号数字化方法,目前使用广泛的有两种:PCM和M。在简单介绍后,可将学生分成两大组,一组完成PCN方法的模数转换,另一组完成M的模数转换。在整个过程中,各小组自行收集资料,制定实施方案,记录实验结果并对结果进行分析,验证结果的正确性。完成后,让每组推举一名同学讲解方案。主要讲解决问题的思路和实验结果。然后老师和其它组员点评此方案,对于优秀且速度快的方案给予鼓励,对于存在问题的方案,讨论并指出问题的症结所在。学生在相互配合中认识到团队的力量,在解决问题的过程中感受到了成功的喜悦,学生普遍认为变被动学习为主动学习其乐无穷。随着课程的深化,“情景”实施方式也需要调整,当学生们的知识能力积累到一定的程度后,不再是老师提出问题、学生解决问题,而是老师为学生提供丰富的资源,让学生自行学习,然后学生互相提问,查找资料解决问题,这样不仅锻炼了学生解决问题的能力,还提高了学生自主学习的能力。
5.采用多元化的考核方式,打破以成绩定能力的评价体系
传统的单一、刻板的通信原理命题考试制度不利于学生综合素质的提高和创新能力的培养。要改变以课程考试分数定优劣这种只注重结果而忽视过程的评价体系,构建多种形式有机结合的、动态的、全方位的素质评价体系。在通信原理课程考核命题中,应本着既考知识又考能力的原则,点面结合把学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力计入总分,以激发学生的创新能力。考核采用开卷、闭卷、报告、论文等形式相结合,并参考平时学习表现给出最后成绩,建立起一种开放的多元评价机制。同时对在通信竞赛中获奖、在刊物上和获得发明或专利的学生给予加分。这种新的评价机制激励学生在学习的过程中积极主动,有意识地培养创造性思维、创新意识和创新能力,最大限度地挖掘自己的潜能。
四、结束语
通信原理教学采用“目标导向情景教学”模式,目的是不仅要使学生掌握通信原理课程的基本概念和基本原理,更重要的是让学生掌握处理复杂问题的思路和基本方法,培养学生发现问题、解决问题和创新的能力。实践证明,学生在每个情境中学习的内容、掌握的解决问题的方法以及协作能力和表达能力都是社会所必需的,这样做到了课堂教学与社会需求之间的对接,从而实现了高等院校培养创新人才的目的,满足了国家对创新人才的需求。
参考文献
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