通信電子線路教學(xué)方法與實(shí)踐
時(shí)間:2022-07-19 11:35:36
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“通信電子線路”是電子信息工程、通信工程一門重要的理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程主要研究無線通信系統(tǒng)中的各單元電路的設(shè)計(jì)方法和理論,具有內(nèi)容多、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)的特點(diǎn),傳統(tǒng)的課堂教學(xué)效果較差,學(xué)生普遍感到學(xué)習(xí)困難。為適應(yīng)當(dāng)前無線通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,作者在通信電子線路教學(xué)中,將虛擬電路仿真引入課堂,將電路中不同節(jié)點(diǎn)處的電信號(hào)參數(shù)通過虛擬示波器等虛擬儀器實(shí)時(shí)顯示,以此培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際并用于實(shí)際的能力,使得抽象的知識(shí)變得形象生動(dòng),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,開拓了學(xué)生的思維模式,有效提高了課堂的教學(xué)效果和學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。本文以Multisim作為電路虛擬仿真開發(fā)平臺(tái),以幅度調(diào)制為例,對(duì)電路理論與虛擬仿真相結(jié)合的教學(xué)方法進(jìn)行分析和研究。
1課堂教學(xué)過程設(shè)計(jì)
課堂教學(xué)的設(shè)計(jì),是通信電子線路教學(xué)改革的主要表現(xiàn)形式,好的課堂設(shè)計(jì),能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情,起到事半功倍的作用。在幅度調(diào)制教學(xué)過程中,首先需要對(duì)AM調(diào)制的原理進(jìn)行理論分析,引出AM信號(hào)的包絡(luò)與音頻信號(hào)的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上對(duì)調(diào)幅系數(shù)對(duì)AM信號(hào)波形的影響進(jìn)行分析。接下來,通過虛擬仿真電路,對(duì)AM信號(hào)的波形進(jìn)行仿真分析,使學(xué)生對(duì)AM電路的構(gòu)成有一個(gè)基本的了解,為隨后的電路原理講解奠定基礎(chǔ)。本文設(shè)計(jì)了四個(gè)層層遞進(jìn)的電路教學(xué)活動(dòng),對(duì)虛擬通信電子電路仿真在課堂教學(xué)活動(dòng)中的節(jié)點(diǎn)位置及與理論知識(shí)的結(jié)合過程,進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。
1.1AM信號(hào)原理分析
幅度調(diào)制(AM)就是利用音頻信號(hào)(低頻)來控制載波信號(hào)(高頻)信號(hào)的幅度參數(shù),這樣載波信號(hào)的幅度變化就能包含了音頻信號(hào)的信息。假定音頻信號(hào)UΩ表示為:
1.2虛擬電路仿真分析
利用Multisim設(shè)計(jì)的AM仿真電路原理圖如圖1所示。對(duì)比式(6)和式(3),很容易看出,調(diào)節(jié)EC的大小,調(diào)幅系數(shù)的大小也會(huì)發(fā)生改變。分別通過調(diào)節(jié)調(diào)幅系數(shù)可變電阻的大小,調(diào)節(jié)EC的值分別為:2V,1V和0.8V,對(duì)應(yīng)的分別為0.5,1,和1.25。觀察虛擬示波器的波形,如圖2(a~c)所示,圖中藍(lán)色單頻余弦曲線為音頻信號(hào)隨時(shí)間變化曲線,紅色曲線表示調(diào)制后,得到的AM信號(hào)。
1.3調(diào)幅系數(shù)對(duì)AM信號(hào)的影響分析
由前述環(huán)節(jié)的教學(xué),學(xué)生對(duì)調(diào)幅系數(shù)改變時(shí),AM波形的變換特點(diǎn)有了較為深刻的印象。從圖2(a)和圖2(b)中可以看出,調(diào)幅信號(hào)的上包絡(luò)隨時(shí)間的變化,與音頻信號(hào)幅度隨時(shí)間的變化一致,這充分體現(xiàn)了調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)。圖2(c)中,顯然,調(diào)幅信號(hào)的上包絡(luò)已經(jīng)不能正確反映音頻信號(hào)的變化,因此,普通的調(diào)幅信號(hào)中,要求調(diào)幅系數(shù)0<ma≤1。
1.4思考
根據(jù)前文對(duì)AM信號(hào)的分析以及調(diào)幅系數(shù)對(duì)AM信號(hào)的影響,對(duì)AM信號(hào)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)兩個(gè)思考問題,用以促進(jìn)學(xué)生的思考能力和解決實(shí)際問題的能力。思考題(1):圖1給出了AM信號(hào)的原理電路框圖,實(shí)際的電路應(yīng)該如何在該電路基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì),并用模擬乘法器MC1596設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅的電路圖。思考題(2):在實(shí)際的AM廣播中,由于音頻信號(hào)不是單頻信號(hào),那么AM信號(hào)的包絡(luò)應(yīng)該呈現(xiàn)什么特點(diǎn)?
2結(jié)論
本文對(duì)通信電子線路的教學(xué)方法進(jìn)行了研究和分析,將電路虛擬仿真與課堂教學(xué)相結(jié)合,理論聯(lián)系實(shí)際。從理論分析、虛擬仿真、理論與實(shí)踐結(jié)合和課堂思考四個(gè)方面,對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明,通過虛擬仿真與理論結(jié)合的教學(xué)方法改革,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,提高了學(xué)習(xí)效果。
作者:劉剛 董延 王立香 單位:山東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院