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關(guān)鍵詞:技術(shù)應(yīng)用型;通信電子線路;課程體系擴展教學(xué)
作者簡介:楊宇(1976-),女,工程碩士,上海電機學(xué)院通信工程系講師
通信電子線路課程是電子、信息類相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,有很強的理論性、工程性和實踐性,對于技術(shù)應(yīng)用型本科院校學(xué)時壓縮、學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、技術(shù)技能要求高等矛盾,筆者在不斷地思考和探索,提出以下改進措施。
一、課程體系擴展教學(xué)
通信電子線路不僅是電子信息學(xué)科的一門專業(yè)課程,而且與學(xué)科中眾多課程有著密切相關(guān)的聯(lián)系。比如,電路分析和模擬電子線路課程為通信電子線路提供了電路分析的知識基礎(chǔ),信號與系統(tǒng)課程為其提供了信號分析的基本方法,同時通信電子線路又是通信原理課程的基礎(chǔ)。此外,通信電子線路還與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電磁場與天線等課程有著必然的聯(lián)系。如果相關(guān)基礎(chǔ)課程沒有掌握,學(xué)習(xí)通信電子線路課程就一定困難重重。應(yīng)用型本科教學(xué)對理論教學(xué)沒有傳統(tǒng)的本科教育的要求高,學(xué)生學(xué)習(xí)知識不能很好地融會貫通,只在該課程的立場上理解問題,這導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)通信電子線路課程時感覺壓力很大。課程體系擴展教學(xué)就是在講課過程中,幫助學(xué)生建立各課程之間的聯(lián)系,以一個學(xué)科體系為背景,讓學(xué)生建立課程的知識架構(gòu),理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。在進行通信電子線路課程的教學(xué)中,適時對基礎(chǔ)知識回溯教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)基礎(chǔ)知識解決通信電路問題。同時,在通信電子線路教學(xué)中,講述實際應(yīng)用可以幫助學(xué)生展望后續(xù)課程的教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生對通信電路的認(rèn)識和實用掌握。在教學(xué)中,提出課程體系的概念,能幫助學(xué)生全面了解學(xué)科的研究內(nèi)容和未來的方向,為學(xué)生指明學(xué)習(xí)的方向。
二、具體措施
1.精煉基礎(chǔ),引導(dǎo)引入
由于學(xué)生課程基礎(chǔ)不牢,所以教師要在教學(xué)中用精煉有效的描述帶學(xué)生復(fù)習(xí)回顧基礎(chǔ)知識,并正確引導(dǎo)學(xué)生運用基礎(chǔ)知識理解分析通信電子電路的知識點。比如,在筆者講述諧振回路的過程中,對于電路中的電阻、電容、電感的參數(shù)等,從其高頻應(yīng)用的模型進行介紹,并結(jié)合電路分析課程中三者的特性;在講解高頻小信號諧振放大電路時,先復(fù)習(xí)模電中基本放大電路的結(jié)構(gòu)和分析方法,總結(jié)知識要點,展示其與高頻放大器之間的相同之處,引出高頻放大電路的學(xué)習(xí)知識點,使學(xué)生可以很快進入學(xué)習(xí)狀態(tài)。
2.引問題,重結(jié)論
通信電子線路課程知識點分散,理論性強,又對基礎(chǔ)要求高,對于應(yīng)用型本科學(xué)校的學(xué)生來說,一直是難點。要解決這個問題,就需要先緩解學(xué)生心中的畏難情緒。在教學(xué)中,教師要多設(shè)計一些具有啟發(fā)性的有趣問題,讓學(xué)生在思考中學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時,在講解問題的過程中,盡量避免冗長的公式推導(dǎo),重要的是問題的結(jié)論,要能形象地描述出結(jié)論,持續(xù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如,怎么理解LC回路的諧振狀態(tài)?LC回路失諧是呈現(xiàn)什么特性?在講解時,公式的推導(dǎo)很多,學(xué)生懶得看或深究,實際諧振狀態(tài)就是回路輸出參量最大時的狀態(tài),可以結(jié)合小學(xué)自然課上橋梁共振的現(xiàn)象,幫助基礎(chǔ)不扎實的學(xué)生理解和掌握諧振的結(jié)論。講失諧時回路是容性還是感性,由于學(xué)生基礎(chǔ)不扎實,容易混淆,可以并聯(lián)回路為例,討論電容、諧振電阻、電感三條之路并聯(lián),可以理解為不同的頻率信號選擇不同的三條路,頻率較低的選擇電感,頻率較高的選擇電容,頻率適當(dāng)?shù)模ㄖC振頻率)選擇電阻通道,這樣學(xué)生就較易理解這部分的結(jié)論。
3.合理運用現(xiàn)代化教學(xué)手段
計算機仿真技術(shù)迅猛發(fā)展,對于電路設(shè)計領(lǐng)域具有開拓意義。在通信電子線路課程的教學(xué)中可以適當(dāng)運用此技術(shù),在課堂上展示通信系統(tǒng)模塊電路的運行和結(jié)果,加深學(xué)生對內(nèi)容的理解,提高教學(xué)效果。通信電子線路作為電子信息相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,地位毋庸置疑。筆者結(jié)合自身多年的教學(xué)工作,不斷探索適合的教學(xué)方法,希望對課程改革有一定促進作用。
參考文獻(xiàn):
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[2]于效宇,劉艷.高頻電子線路廣義教學(xué)法的探索[J].黑龍江教育(高校研究與評價版),2015(1).
關(guān)鍵詞: 通信電子線路 Mulitisim11 實驗實驗
通信電子線路是一門理論性、工程性與實踐性都很強的課程,它的內(nèi)容豐富,應(yīng)用廣泛,新技術(shù)、新器件發(fā)展迅速。實驗內(nèi)容包括有高頻小信號放大器、正弦波振蕩器、高頻功率放大器、混頻、調(diào)制、檢波、鑒頻、無線收發(fā)等多個綜合性設(shè)計性實驗[1]。通信電子線路課程實驗中的器件一般都是非線性元件,傳輸和處理信號的都為高頻信號,由于噪聲、干擾信號、分布參數(shù)等因素的影響,使實驗結(jié)果跟理論分析結(jié)果有較大的出入,這就使通信電路的設(shè)計和調(diào)試格外復(fù)雜。為了讓學(xué)生提高實踐動手能力和通信電路的分析與設(shè)計能力,在實驗前引入Multisim11仿真軟件,對每個模塊電路單獨進行仿真,仿真結(jié)果正確后再聯(lián)合調(diào)試,在實驗中進行調(diào)試做出不同的仿真結(jié)果,讓學(xué)生進一步將理論和實踐相結(jié)合,提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新性思維。
1.Mulitisim11簡介
Multisim11是美國NI公司推出的一個集電路原理圖設(shè)計和電路功能測試于一體的虛擬仿真軟件,是一個優(yōu)秀的電子線路設(shè)計與仿真軟件。軟件自帶一般實驗室通用儀器,如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源等,還有一般實驗室少有或沒有的儀器,如波特圖示儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、安捷倫多用表、安捷倫示波器、泰克示波器等。具有較詳細(xì)的電路分析能力,可以完成電路的瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析,對各種模電、數(shù)電、高頻和微處理器等電路的設(shè)計、測試與仿真[2]。因此,運用Multisim11進行通信電子電路實驗仿真分析,符合實踐教學(xué)的要求,具有較高的應(yīng)用價值。
2.實驗仿真實例
2.1晶體管混頻電路
混頻的基本功能是保持已調(diào)信號的調(diào)制規(guī)律不變,僅使載波頻率升高(上變頻)或降低(下變頻)。從頻譜角度看,混頻實質(zhì)是將已調(diào)信號的頻譜沿頻率軸做線性搬移,因而混頻電路必須由具有乘法功能的非線性器件和中頻帶通濾波器組成[3],如圖1所示。
混頻器廣泛應(yīng)用在各種電子設(shè)備,形式很多,原則上凡是具有相乘功能的器件都可用來構(gòu)成混頻電路,如模擬乘法器、晶體管、二極管、場效應(yīng)管等。本實驗采用晶體管構(gòu)成混頻器,在Multisim11仿真軟件中設(shè)計電路如圖2所示。
圖2 晶體管混頻實驗電路
2.2實驗仿真與結(jié)果
圖2電路中input端接信號頻率為1.6MHz的載波,調(diào)制信號頻率為1KHz的調(diào)幅波信號(或AM信號)VS,三極管2N1711的發(fā)射極接2.065MHz的本機振蕩信號VL,output端為中頻帶通濾波器輸出端,根據(jù)理論分析輸出中頻信號頻率為2.065MHz-1.6MHz)=465KHz。調(diào)整R5可以改變混頻管的靜態(tài)工作點,可以使電路達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
電路連接檢查無誤后點擊電路仿真按鈕,用虛擬示波器觀察輸入與輸出信號的波形如圖3所示。
圖3 輸入信號與輸出信號對比圖
圖3中上面的調(diào)幅波為輸入信號,下面的調(diào)幅波為輸出中頻信號,通過示波器可以觀察輸入和輸出波形包絡(luò)是相同的,只是相位有一點偏移,說明本電路實現(xiàn)了變頻。根據(jù)混頻器的原理,輸出信號頻率應(yīng)為本地振蕩信號與輸入已調(diào)波信號頻率差,電路中應(yīng)用兩個頻率計進行實時仿真,觀察混頻電路的輸出中頻是否正確,觀察結(jié)果如圖4和圖5所示,經(jīng)觀察虛擬頻率計顯示結(jié)果正確,符合實驗要求。
圖4 輸入已調(diào)波頻率 圖5 輸出中頻信號頻率
經(jīng)過調(diào)整靜態(tài)工作點,使輸出在不失真的情況下輸出最大,可測量出晶體管混頻器的混頻增益。此時輸入已調(diào)波信號振幅為29.646mV,輸出中頻信號振幅為318.239mV,利用增益公式A20.62dB,符合晶體管混頻器的設(shè)計要求,實驗結(jié)果完全符合真實實驗室的測試要求。在改變輸入信號VS和本振信號VL幅度,可以觀測輸出中頻幅度、波形和調(diào)制度的變化。
3.結(jié)語
在通信電子線路實驗教學(xué)過程中引入Multisim11軟件,利用軟件對實驗項目電路進行性能測試和仿真結(jié)果分析,達(dá)到了理論與實踐相結(jié)合、項目驅(qū)動的實驗教學(xué)目的。通過實驗的開展,引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、實驗中反復(fù)調(diào)試、課后總結(jié)。采用仿真軟件先進的教學(xué)方法,具有高效、可重復(fù)性、測試結(jié)果直觀等特點,從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)通信電路的興趣,提高學(xué)生EDA軟件仿真能力、電子電路設(shè)計和綜合分析能力,在通信電子線路的理論和實踐知識的教學(xué)中,取得良好的教學(xué)效果,為應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]耿艷香,朱根生,等.基于Multisim高頻電子線路實驗平臺設(shè)計的探討[J].實驗室科學(xué),2012,15(3):117-119.
[2]聶典,丁偉.Multisim10計算機仿真在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.
【關(guān)鍵詞】ISP技術(shù) 數(shù)字通信系統(tǒng) 同步電路
同步電路是數(shù)字通信系統(tǒng)中的重要部分,其運行狀態(tài)將會直接影響到系統(tǒng)的實際工作效率和性能發(fā)揮。通過同步電路,能夠確保分路的準(zhǔn)確無誤。而在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中,同步電路的設(shè)計通常都是采用傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件的方法設(shè)計的,因此往往存在著可靠性低、功耗大、邏輯規(guī)模小等問題。而通過對ISP技術(shù)的應(yīng)用,能夠從頂?shù)降走M行系統(tǒng)設(shè)計,更好的滿足用戶的實際需求,從而完成驗證、描述、集成、仿真等工作,得到符合用戶需求的器件。在實際設(shè)計中,可以在ISP芯片上集成相應(yīng)的程序,從而提升了數(shù)字通信系統(tǒng)的效率和性能。
1 同步電路的工作原理
通過位同步信號和數(shù)字基帶信號,能夠得到幀同步信號。在這一過程中,主要包括同步保護器、巴克碼識別器、分頻器等部分。其中,巴克碼識別器中包含了相加判決器、移位寄存器等部分,分頻器則包含了一個二十四計數(shù)器,其它的部分則發(fā)揮了同步保護的作用。如果沒有輸入基帶信號,或是基帶信號不符合識別器的輸出要求,識別器的輸出即為0?;蜷T、與門和識別器相互連接,后方保護期對分頻器的輸出信號進行處理,從而將狀態(tài)觸發(fā)器置為0。這樣,輸出端口的與門將會被關(guān)閉,同步電路中沒有信號輸出。再通過高電平將判決門置為7,并將或門關(guān)閉,將連接識別器的與門打開,此時的同步電路則處于捕捉狀態(tài)下。如果識別器將兩個GAL信號相隔二十四TS進行輸出,此時的GAL信號不但會將分頻器置為0,并且進行脈沖輸出,后方保護也會進行脈沖信號的輸出,從而將狀態(tài)觸發(fā)器置為1。這樣,輸出端口的與門將會打開,輸出幀的同步信號為FS-OUT。在這種狀態(tài)下,判決門將會置為6,此時同步器會進入維持狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,判決門具有較低的限比,因此會降低識別器漏識別的幾率,同時會提升其假識別的幾率。不過,由于假識別的信號不和分頻器輸出信號同步,因此,連接識別器的與門不會對假識別信號進行輸出。這樣,假識別信號就不會對分頻器的工作狀態(tài)造成影響。而此時所輸出的同步信號,能夠確保為正確的信號。對于同步器狀態(tài)的判斷,可以通過判決門的限TH來實現(xiàn)。如果其處于低電平,則說明其處于維持狀態(tài)。而如果其處于高電平,則說明其處于捕捉狀態(tài)。
識別器即使處于維持狀態(tài)下,也可能會發(fā)生漏識別的現(xiàn)象。不過,此時只有比較小的幾率可能會發(fā)生漏識別的情況,而連續(xù)出現(xiàn)幾幀的漏識別情況更是微乎其微。因此,如果識別器不會連續(xù)發(fā)生三次或以上的漏識別情況,前方保護就不會進行脈沖信號的輸出,系統(tǒng)就能夠保持在維持狀態(tài)。只有當(dāng)識別器連續(xù)出現(xiàn)了三次或以上的漏識別情況時,前方保護才會進行脈沖信號的輸出,改變維持狀態(tài)看,使其變?yōu)椴蹲綘顟B(tài),可對幀同步碼進行重新捕捉。
2 基于ISP技術(shù)的同步電路設(shè)計
2.1 識別器
識別器主要是對數(shù)字基帶信號進行檢測,判斷是否有七位巴克碼存在其中。如果監(jiān)測結(jié)果在判決門限以內(nèi),就需要輸出識別信號。如果識別器判決門限為7,則只有當(dāng)七位巴克碼完全正確,才會輸出識別信號。而如果識別器判決門限為6,則在七位巴克碼當(dāng)中,允許出現(xiàn)一位錯誤。
2.2 分頻器
分頻器會對位同步信號進行分頻處理,從而得到相應(yīng)的幀同步信號。對位同步信號進行二十四分頻,具有相同與幀同步信號的周期。不過,不一定具有符合要求的相位。如果識別器將一個GAL信號輸出,在同步保護器的保護下,會將分頻器置為0,這樣,分頻器就會進行脈沖輸出。
2.3 狀態(tài)觸發(fā)器
如果狀態(tài)觸發(fā)器處于1的狀態(tài),同步電路則處于維持狀態(tài)。此時連接輸出端口的與門會打開,并且會輸出信號,識別器判決門限為6。如果狀態(tài)觸發(fā)器處于0的狀態(tài),同步電路則處于捕捉狀態(tài),此時連接輸出端口的與門會關(guān)閉,并且沒有信號輸出,識別器判決門限為7。
2.4 前方保護電路
前方保護電路的主要作用,是當(dāng)同步電路處于維持狀態(tài)的時候,在識別器連續(xù)三次或以上出現(xiàn)了漏識別情況的時候,前方保護電路就會將狀態(tài)觸發(fā)器置為0。同步電路此時改變維持狀態(tài),進入捕捉狀態(tài),識別器判決門限會提高。
2.5 后方保護電路
后方保護電路主要是對識別信號GAL進行延時一幀的處理,然后再相與GAL信號。在這種情況下,只有對兩組同相位并且同步正確的連續(xù)信號完成捕捉,狀態(tài)觸發(fā)器才會置為1,同時同步電路更改捕捉狀態(tài),進入維持狀態(tài),并且識別器判決門限會降低。當(dāng)同步電路處于維持狀態(tài)的時候,后方電路也會正常的運行,但是并不會對整個同步電路的狀態(tài)產(chǎn)生任何影響。
3 結(jié)論
同步電路是數(shù)字通信系統(tǒng)當(dāng)中的一個重要的部分,在同步電路的良好運行之下,數(shù)字通信系統(tǒng)才能夠發(fā)揮出良好的狀態(tài)與性能。因此在數(shù)字通信系統(tǒng)當(dāng)中,同步電路具有十分重要的意義和作用。在實際應(yīng)用中,為了提高同步電路的設(shè)計效果和性能,可基于ISP技術(shù)進行數(shù)字信息系統(tǒng)同步電路的設(shè)計。結(jié)合同步電路的工作和運行原理,對各個應(yīng)用模塊進行設(shè)計,從而確保同步電路能夠發(fā)揮出良好的作用,確保數(shù)字通信系統(tǒng)的正常運行。
參考文獻(xiàn)
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[2]尚海,周淵平,莫武中.一種新型的位同步電路的設(shè)計與硬件實現(xiàn)[J].通信技術(shù),2010,04:40-42.
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作者簡介
過夢旦(1977-),女, 江蘇省無錫市人。碩士研究生學(xué)歷。現(xiàn)為蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向為電子與通信。
《通信電子線路》課程內(nèi)容抽象、理論性強、專業(yè)術(shù)語名詞概念較多,又多與工程實踐密切聯(lián)系。理論分析計算以非線性分析為主,內(nèi)容較深且繁瑣,學(xué)生普遍反映難于掌握課程內(nèi)容,學(xué)習(xí)起來難度大。課程的教學(xué)內(nèi)容多,但課時有限。因此,如何在有限的時間內(nèi),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生盡快地理解和掌握課程中理論知識、培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和實踐能力迫在眉睫。
一、按照“有所為,有所不為”的原則,改革課程內(nèi)容
電子通信技術(shù)的發(fā)展日新月異,如何更好地解決基礎(chǔ)與發(fā)展、基礎(chǔ)知識與實際應(yīng)用、理論與實踐等矛盾,處理好 “寬”“新”“深”的關(guān)系,建立先進的科學(xué)的教學(xué)結(jié)構(gòu)很重要。通信電子線路課程教學(xué)內(nèi)容多,涉及的知識面廣,同時需要大量的實踐內(nèi)容和設(shè)計環(huán)節(jié),實踐環(huán)節(jié)是通信電子線路課程的主要組成部分,但是由于課時壓縮,沒有課程設(shè)計,在教學(xué)中只保留實驗。同時,由于缺乏對其實踐應(yīng)用的認(rèn)識和對通信系統(tǒng)的了解,學(xué)生也無法將所學(xué)知識與實際應(yīng)用有效的銜接。因此,在教學(xué)內(nèi)容龐大、學(xué)時普遍壓縮的情況下,如何有效地完成教學(xué)任務(wù)、培養(yǎng)創(chuàng)新性的人才成為改革的關(guān)鍵。
所謂“有所為,有所不為”,指的是根據(jù)通信發(fā)展的趨勢,對課程內(nèi)容進行調(diào)整,選擇性地刪除和添加有關(guān)課程內(nèi)容。例如考慮微電子技術(shù)的發(fā)展,課堂講解內(nèi)容選取要側(cè)重于集成電路中心處理環(huán)節(jié)電路及外特性分析,這是“為”;而對詳細(xì)的內(nèi)部電路不做具體講解,學(xué)生可以根據(jù)需要,自行查閱手冊,這是“不為”。在課程的講解中,突出基本概念和定性分析思想,培養(yǎng)工程估算能力,這是“為”;而對過深的定量計算忽略,這是“不為”。
二、靈活使用新型教學(xué)方法和教學(xué)手段
1.一條主線貫穿全課程,建立整體概念
《通信電子線路》課程介紹通信系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的原理及實現(xiàn)電路。課程內(nèi)容多,公式概念多,專業(yè)術(shù)語也多。學(xué)生普遍反映課程學(xué)習(xí)困難,在學(xué)習(xí)時經(jīng)常會感到茫然。所以在課程的教學(xué)過程中,要以一條主線貫穿全課程(以無線發(fā)射機和接收機做為主線),向?qū)W生清晰的、動態(tài)地展示信息發(fā)送和接收的整個過程,讓學(xué)生對整門課程樹立系統(tǒng)觀和整體感。讓學(xué)生了解每個模塊在系統(tǒng)中起的什么作用,要完成什么功能,和前后模塊的聯(lián)系,以及對前后模塊會造成怎樣的影響。有了這條主線,學(xué)生對課程的每一章在課程中的地位和作用就有了很清晰的了解,對每章要掌握的知識就有了宏觀上的把握,既消除了他們的“畏難”心理,學(xué)習(xí)起來也有針對性和目的性,不會再盲目和茫然了。在以前的教學(xué)過程中,只是在緒論中提及無線發(fā)射機和接收機的組成。實踐證明,在整門課的教學(xué)過程中,應(yīng)該不斷地強化這條主線在學(xué)生頭腦中的意識,讓這條主線貫穿整個課程的學(xué)習(xí)。
2.提高學(xué)生內(nèi)在驅(qū)動力,變被動接受為主動吸收
夸美紐斯在《大教學(xué)論》中,生動地將學(xué)習(xí)比喻成吃飯,吃飯要有食欲才能吸收,學(xué)習(xí)也要有求知欲才能接受。在傳統(tǒng)的教學(xué)中,學(xué)生缺少內(nèi)在的驅(qū)動力,往往是被動的接受老師講解的知識。人本主義心理學(xué)之父羅杰斯人為:“沒有人能教會任何人任何東西?!比吮局髁x教學(xué)思想認(rèn)為教學(xué)中不僅要關(guān)注認(rèn)知的發(fā)展,更要關(guān)注教學(xué)中學(xué)生情感、興趣、動機的發(fā)展規(guī)律,注重對學(xué)生內(nèi)在心理世界的了解,以順應(yīng)學(xué)生的興趣、需要、經(jīng)驗以及個性差異,達(dá)到開發(fā)學(xué)生的潛能、激發(fā)起其認(rèn)知與情感的相互作用,重視創(chuàng)造能力、認(rèn)知、動機、情感等心理方面對行為的制約作用[2-4]。
通過自主學(xué)習(xí)所獲得的知識比傳統(tǒng)的滿堂灌的輸入或靠死記硬背的接受知識更加持久。為了促進這種有意義的學(xué)習(xí),在課程的講授中,教師的任務(wù)首先是在課堂的教學(xué)中創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到自信、輕松和安全,而且教師要強調(diào)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的主體地位,給學(xué)生更多的自主權(quán),構(gòu)建真實的問題情境,比如讓學(xué)生思考信息的傳遞中,為什么需要調(diào)制?不調(diào)制在實際生活中能否做到,會帶來怎樣的問題?在制作的射頻功率放大器中,當(dāng)電路的輸出效率不滿足要求時,該如何去改進電路、調(diào)整電路的哪些參數(shù)使其達(dá)到需求?
通信電子線路課程的實踐性很強,在教學(xué)過程中要提倡從“做”中“學(xué)”,鼓勵學(xué)生自由探索,這樣學(xué)生的內(nèi)驅(qū)動力就能得到加強,更能主動地參與課堂交際活動。當(dāng)學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造,而不是死記硬背或重復(fù),能學(xué)會解決學(xué)習(xí)材料中所涉及的問題,那么其學(xué)習(xí)就得到了促進,教學(xué)效果就得到了提高。
3.角色互換,換位思考
在課程的講解中,經(jīng)常要換位思考,站在學(xué)生的角度,想想學(xué)習(xí)課程時會遇到什么樣的困難,該如何去學(xué)習(xí),如何去理解。比如在講解射頻功率放大器的時候,換位思考,站在學(xué)生角度想可能會面臨的問題:把射頻功率放大器與前一章的高頻小信號放大器搞混淆,因為二者的電路結(jié)構(gòu)都是由晶體管和諧振回路組成。這個時候就要啟發(fā)學(xué)生進行類比的學(xué)習(xí)方法,將二者放大器放在一起進行比較,比較它們的輸入信號性質(zhì)、晶體管的工作狀態(tài)、晶體管的分析方法和放大器的性能指標(biāo)。通過比較,對兩種不同的放大器的電路組成、工作過程、性能分析和應(yīng)用有著很清晰的了解和掌握。
4.充分利用現(xiàn)代化教育工具
通信電子線路課程內(nèi)容抽象、理論性強和工程實踐密切相關(guān),學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映內(nèi)容難度很大,難于理解。在課堂的教學(xué)過程中,有機地結(jié)合多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)的板書。采用圖、文、聲、像、動畫等多媒體技術(shù)、豐富多樣的Flash動畫以及multisim電路仿真軟件,能生動地呈現(xiàn)出電路的工作原理和具體工作過程,使抽象、枯燥和晦澀的內(nèi)容變得形象、生動和易于理解與接受,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性和求知欲望。比如,在講解正弦波振蕩器的工作原理時,直接講解振蕩的起振過程學(xué)生不容易理解,采用動畫就可以把電路中開關(guān)閉合瞬間電路的小擾動的捕捉、放大、選頻和反饋的過程生動地呈現(xiàn)出來,
有利于培養(yǎng)并發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識,培養(yǎng)學(xué)生用基本理論分析與解決問題的能力。使用仿真教學(xué),當(dāng)電路參數(shù)發(fā)牛改變時。可以很快很方便的調(diào)整相關(guān)元器件的參數(shù),效果直觀。
5.與電子競賽和大學(xué)生科研創(chuàng)新活動相結(jié)合
如今很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中 “功利”“實用”心很強,學(xué)習(xí)課程都想知道這個課程對自己有無用??梢宰プW(xué)生這一心理現(xiàn)象,在課程講解時,有效地結(jié)合生活中實用的例子,或是電子競賽中的應(yīng)用,來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性,不僅提高學(xué)生的理論知識,還有效地鍛煉了學(xué)生的分析能力和設(shè)計能力。通信電子線路課程是一門工程實踐性很強的課程,很容易與電子競賽和畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合。
電子競賽的題目和科研創(chuàng)新的大題目,在學(xué)生的課程學(xué)習(xí)中,往往一個人難以在短時間內(nèi)獨立完成的。這就勢必要求學(xué)生進行團隊作業(yè)。在團隊的合作中,不僅鍛煉了學(xué)生的實踐能力,更是鍛煉了學(xué)生的溝通、協(xié)調(diào)和團隊合作精神。這為學(xué)生今后的畢業(yè)設(shè)計和邁向社會打下堅實的基礎(chǔ)。實踐證明,將通信電子線路課程的教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計及電子競賽有機的結(jié)合起來,學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣和效果明顯增強,且近兩年我們所帶的學(xué)生在大學(xué)生電子競賽中也取得了不錯的成績,有效地實現(xiàn)了課程學(xué)習(xí)和電子競賽的相互促進。
6.建立4A網(wǎng)上教學(xué)平臺,拓展教學(xué)空間和時間
建立網(wǎng)上教學(xué)系統(tǒng)―4A(Anyone, Anytime, Anywhere, Anything)教學(xué)平臺。4A網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是進行全面教學(xué)質(zhì)量管理、全面教學(xué)資產(chǎn)積累、全面教學(xué)風(fēng)采展示的校園課程資源管理中心?,F(xiàn)如今,Internet網(wǎng)絡(luò)的普及和校園網(wǎng)的建設(shè)為網(wǎng)上教學(xué)平臺的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。4A網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺能延伸教學(xué)的空間和時間,增強師生的交流,緩解課程內(nèi)容多與教學(xué)時數(shù)少的矛盾。學(xué)生除了在課堂上進行學(xué)習(xí)外,還可以利用網(wǎng)上教學(xué)平臺進行進一步的深入學(xué)習(xí)、自我檢測和與教師互動,而不受時間與空間的限制。教師可以通過網(wǎng)上4A教學(xué)平臺進行教學(xué)通知、課程維護、作業(yè)維護、師生交流等教學(xué)活動。實踐證明,4A網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)造能力,對《通信電子線路》課程的課堂教學(xué)起著很好的輔助作用。
三、結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】 光纜線路技術(shù) 電子通信系統(tǒng) 電子通信行業(yè)
光纜線路技術(shù)是電子通信系統(tǒng)中,非常重要的技術(shù)形式,主要是以光纖作櫓匾的信號傳輸媒介。同時,在光纜線路技術(shù)實際應(yīng)用的過程中,為了在最大程度上保證信號的強度,在一根光纜中包含著很多的光纖,以此在最大程度上提升信號傳輸量,以及傳輸?shù)乃俣龋⑶乙苍谧畲蟪潭壬媳WC了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定和質(zhì)量。光纜線路技術(shù)也正是憑借著各項優(yōu)勢,在為我國電子通信行業(yè)的發(fā)展,占據(jù)著非常重要的地位,并且提供了一個新的發(fā)展方向。
一、光纜線路技術(shù)應(yīng)用要點分析
1.1路由復(fù)測
路由復(fù)測是光纜線路技術(shù)中,非常重要的一項內(nèi)容,主要是對施工圖紙核對、確定光纜敷設(shè)、檢驗光纜敷設(shè)施工的材料供應(yīng)計劃、實際丈量路由的深度、確定光纜配電盤的配設(shè)等各個方面,這樣可以在最大程度上保證光纜線路技術(shù)實施的可行、安全、穩(wěn)定等性能。同時在路由復(fù)測的過程中,應(yīng)當(dāng)對各個方面性能的參數(shù),進行詳細(xì)的記錄,這樣一旦是問題發(fā)生的時候,可以相應(yīng)的查找資料,避免其問題不斷的擴大。
1.2光纜的搬運與放置
在光纜搬運和放置的過程中,經(jīng)常會受到一些因素的應(yīng)先,導(dǎo)致其表面的發(fā)生一些損傷,影響其使用的性能。同時,光纜在搬運和放置的過程中,可以利用平板卡車和功大功率的叉車執(zhí)行改現(xiàn)付工作,并且要避免光纜長距離和長時間的滾動。另外,也應(yīng)當(dāng)對光纜做好相應(yīng)的固定工作,在必要的時候,可設(shè)置相應(yīng)的牽拉力和墊塊等設(shè)備,這樣不僅僅避免的光纜發(fā)生不必要的損壞,也為工作人員在移動的過程中,提供了相對便利額定條件。
二、電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施注意的問題
2.1明確光纜的位置
在該項技術(shù)實施的過程中,應(yīng)當(dāng)在光纜經(jīng)過的地方做好相應(yīng)的標(biāo)記,并且一定要保證標(biāo)記處于清晰的狀態(tài)。同時,在明確光纜位置的時候,應(yīng)當(dāng)對其地面的一些設(shè)施,進行全面的明確,避免因為一些因素,影響了光纜通行的線路。另外,在電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施的過程中,也應(yīng)當(dāng)對光纜繞道和分支的位置,進行全面的明確,這樣可以在最大程度上保證電子通信系統(tǒng)中光纜線路技術(shù)實施的質(zhì)量,保證了通信信號的穩(wěn)定、強度、質(zhì)量等信號。
2.2光纜線路的距離
光纜與光纜之間的距離,是電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施過程中,應(yīng)當(dāng)注意的一項問題。那么,在電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施的過程中,應(yīng)當(dāng)對光纜也光纜之間的雜物,進行全面的清理,并且應(yīng)當(dāng)在最大程度上避免光纜線路的附近,展開垃圾焚燒工作,以此保證光纜處于安全、穩(wěn)定運行的狀態(tài)。另外,也應(yīng)當(dāng)對光纜與光纜之間土層的疏松程度,進行全面的控制,避免對電子通信系統(tǒng)中的光纜線路造成一定程度上的損傷。
2.3安全問題
安全是電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)中,非常重要的一項注意內(nèi)容。因此,在電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施的過程中,可以根據(jù)以下幾個問題,提升其安全性。
(1)在電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施的過程中,應(yīng)當(dāng)做好機械設(shè)備使用的記錄,并且對其運行狀況,進行全面的控制,以此在最大程度上避免電子通信系統(tǒng)中的光纜線路發(fā)生損壞,避免一些不必要的安全發(fā)生。
(2)在控制的過程中,應(yīng)當(dāng)對其距離進行全面的控制,并且在其表面采用相應(yīng)的保護措施,這樣可以在最大程度上保證了電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施的質(zhì)量,保證了光纜處于安全、穩(wěn)定的狀態(tài)。
(3)在電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)實施的過程中,應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)預(yù)防措施,尤其是后期的掃尾工作,這樣在一定程度上可以在最大程度上保證電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)的安全性,這對我國電子通信行業(yè)的發(fā)展,也是非常有利的。
結(jié)束語:綜上所述,本文對電子通信系統(tǒng)中光纜線路技術(shù)中的相關(guān)內(nèi)容,進行了簡要的分析和闡述,以此在最大程度上提升了電子通信系統(tǒng)中的光纜線路技術(shù)的應(yīng)用形式,保證通信信息的穩(wěn)定、可靠等性能,也為我國電子通信行業(yè)的發(fā)展,提供了新的發(fā)展方向以及技術(shù)支持。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]陳亮,蘇忠華,王琦. 光纜線路技術(shù)在電子通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 科技展望, 2016,04:6.
[2]閆海煜. 電子通信系統(tǒng)中光纜線路主要技術(shù)之分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程, 2013,18:169.
[3]李存振. 電子通信系統(tǒng)中光纜線路主要技術(shù)之分析[J]. 科技視界, 2014,08:58.
關(guān)鍵詞:通信電子線路;實踐教學(xué);虛擬實驗
作者簡介:毛紅艷(1969-),女,遼寧沈陽人,沈陽工程學(xué)院,副教授。(遼寧沈陽110136)
基金項目:本文系2010年度遼寧省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題(課題批準(zhǔn)號:JG10DB237)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)14-0097-01
“通信電子線路”是通信工程專業(yè)、電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,它以“信號與系統(tǒng)”、“電路分析’、“低頻電子線路”等課程為基礎(chǔ),研究的主要內(nèi)容是:高頻小信號放大器、功率放大器、振蕩器、調(diào)制與解調(diào)器與混頻器、反饋控制電路等的工作原理與分析方法。通過學(xué)習(xí)通信設(shè)備中常用電路的原理、組成、性能分析和設(shè)計方法,獲得通信電子線路的基本理論、基本方法和基本技能,具有通信電路系統(tǒng)的分析和設(shè)計能力。
一、目前“通信電子線路”課程存在的問題
通信及信息行業(yè)發(fā)展迅速,各種各樣的新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn),而高校中通信課程的改革相對滯后,對于通信電子線路課程實踐教學(xué)方法的改進是“通信電子線路”課程體系改革的重要內(nèi)容之一。
相對于低頻模擬電子,高頻電子線路中元件內(nèi)部參數(shù)和電路引線等引入的分布參數(shù)對課程實驗結(jié)果影響較大,如何讓學(xué)生通過自己設(shè)計和制作頻率較高的實驗電路,自己去體會分布參數(shù)的影響以及實驗中如何減小這些影響,也是課程實驗的重要內(nèi)容,通過鍛煉能提高學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力。[1]
以前的通信電子線路的教學(xué)方式主要采用理論教學(xué)+驗證實驗的方式。理論教學(xué)完成在課堂上,對各單元電路的電路構(gòu)成和原理、元件參數(shù)計算和設(shè)計等方面進行講解。在驗證實驗中,學(xué)生通過各種高頻通信實驗箱,按照實驗指導(dǎo)書進行連接,之后通過示波器、毫伏表等設(shè)備觀測輸出信號,得出實驗結(jié)果。在實驗中,學(xué)生的主要工作就是將輸入信號接入電路中,得出測量結(jié)果,而對電子線路的相關(guān)問題分析不深入。[2]
通過以上分析,高校對“通信電子線路”課程的實踐教學(xué)必須進行必要的改革。
二、通信電子線路實踐教學(xué)改革的具體思路
沈陽工程學(xué)院是一個以工科為主的本科院校,本科教育定位于“工程教育、職業(yè)取向”。通信電子線路課程開課幾十年,可作為通信工程和電子信息兩個專業(yè)的課程。對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是:以電子產(chǎn)品、通信設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)、管理、技術(shù)維護、服務(wù)銷售為主的高級應(yīng)用型人才。通信電子線路課程建設(shè)圍繞對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)展開。在通信電子線路的實踐課程建設(shè)中沈陽工程學(xué)院進行了一些有益的嘗試,取得了較好的效果。
通信電子線路課程的實踐教學(xué)在“演示性”和“驗證性”基礎(chǔ)上增加了“虛擬實驗項目的開發(fā)”和“設(shè)計性、制作性實驗”,對“通信電子線路”課程的實踐教學(xué)進行改革。通信電子線路課程實驗項目之間的關(guān)系與能力培養(yǎng)如圖1所示。
在通信電子線路實驗設(shè)備現(xiàn)有的條件下,將課程實踐教學(xué)內(nèi)容分為三部分。[2]第一部分是驗證性的實驗。在高頻實驗箱上,通過示波器、毫伏表、萬用表、頻率計等儀器測試,測出波形和參數(shù),進行原理和特性分析。第二部分是虛擬實驗項目的開發(fā),通過計算機仿真軟件對所學(xué)內(nèi)容進行模擬實驗。[1]第三部分是帶領(lǐng)學(xué)生完成設(shè)計性、制作性實驗。
通過虛擬實驗項目的實驗,利用仿真平臺的虛擬實驗環(huán)境,學(xué)生可以輕松地憑借想象進行實驗,在仿真實驗中接受新知識和新技術(shù),通過方便快捷的實驗過程不斷驗證自己想象的問題正確與否,從而潛移默化地培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。
通過合理調(diào)整實驗內(nèi)容,增開設(shè)計性、制作性實驗,主講教師給出設(shè)計題目,學(xué)生利用實驗室現(xiàn)有的儀器和工具自己設(shè)計實驗方案、計算電路參數(shù),對于電路設(shè)計合理且易實現(xiàn)的電路可以讓學(xué)生設(shè)計安裝布線圖,完成電路的制作,并且通過儀器進行調(diào)試完成項目的整個過程。
三、具體實施過程
在第一部分驗證性實驗中,通信電子線路實驗教學(xué)利用高頻實驗箱來完成。高頻實驗箱有公共的部分,如函數(shù)發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器等。實驗箱還搭配不同的模塊,如諧振放大器模塊、振蕩器模塊、混頻器模塊、調(diào)制、解調(diào)電路模塊等。通過示波器、毫伏表、萬用表、頻率計等儀器測試能夠完成放大、振蕩、混頻、調(diào)制、解調(diào)等驗證性實驗。實驗內(nèi)容的設(shè)計配合原理學(xué)習(xí)、驗證理論,從而加深對課程理論知識的理解。
在第二部分虛擬實驗項目的開發(fā)中,在計算機上通過仿真軟件對所學(xué)內(nèi)容進行模擬仿真實驗。在仿真軟件中完成元器件和儀器的選擇,設(shè)置相關(guān)的元件參數(shù),并且按照電路進行線路的連接,最后實現(xiàn)電路性能的仿真。教師先制作一些實驗項目,之后學(xué)生可以改變元器件的參數(shù)、電路連接方式和輸入信號的特性,然后觀測輸出信號的變化,學(xué)生可以找尋電路的特性變化規(guī)律,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和解決問題的能力。教學(xué)中使用的是Multisim和MATLAB。[3]Multisim是一種用于電路實驗教學(xué)的交互式仿真軟件,它具備了強大的虛擬儀器儀表功能,提供了雙蹤示波器、邏輯分析儀、波特圖示儀、數(shù)字萬用表等多種虛擬儀器、儀表。[2]通過此軟件可以將元器件的選擇、原理電路圖的設(shè)計、系統(tǒng)運行結(jié)果等融合為一體,組成計算機仿真的實驗平臺,并且通過驗證型、綜合型、設(shè)計型和創(chuàng)新型等不同的仿真形式培養(yǎng)學(xué)生分析問題、電路設(shè)計和電路應(yīng)用能力。[4]
利用計算機來仿真單元電路和系統(tǒng)是一項有益的嘗試,雖然仿真不能替代實際電路和系統(tǒng),但可以作為一種補充,通過仿真運行補充實際調(diào)試中無法觀測的部分。學(xué)生通過仿真可對該單元電路有初步認(rèn)識。另外,學(xué)生在仿真調(diào)試的界面上可以方便地改變元器件或電路的參數(shù),觀察不同條件下電路的工作情況。
在第三部分進行設(shè)計性、制作性實驗,例如利用模擬乘法器讓學(xué)生自行設(shè)計制作各種調(diào)幅及其解調(diào)電路,如普通調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和雙邊帶抑制載波調(diào)幅以及混頻器等電路。由教師給出設(shè)計題目,介紹整個設(shè)計作過程。學(xué)生利用實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備自行設(shè)計實現(xiàn)方案、計算電路參數(shù),完成設(shè)計任務(wù)。實驗課上,讓學(xué)生利用仿真軟件進行仿真,修改設(shè)計。對于仿真效果較好、電路設(shè)計合理且能夠?qū)崿F(xiàn)的電路,讓學(xué)生設(shè)計安裝布線圖,進行電路板的制作。電路制作完成后,通過儀器測量、調(diào)試,修改設(shè)計方案,調(diào)整電路參數(shù),使電路達(dá)到良好效果。[2]
通信電子線路實踐環(huán)節(jié)貫穿整個課程:在一個學(xué)期內(nèi)逐步完成所選電路的方案設(shè)計及虛擬實驗仿真調(diào)試,歷時約16周,有效地將各個章節(jié)的內(nèi)容按一條清晰的主線聯(lián)系起來,培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計和應(yīng)用能力。[5]
四、結(jié)論
通信電子線路課程的實踐教學(xué)改革增加了“虛擬實驗項目的開發(fā)”和“設(shè)計性、制作性實驗”,根據(jù)實驗項目的特點選擇合適的實驗方法,發(fā)揮軟、硬件各自的優(yōu)勢,使實驗效果更好。在設(shè)計過程中,利用虛擬實驗,提供良好的創(chuàng)新教育環(huán)境,在仿真實驗中接受新知識和新技術(shù),從而潛移默化地培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。利用設(shè)計性、制作性實驗調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了學(xué)生的電路應(yīng)用能力,提高了學(xué)生工程設(shè)計和實際動手能力。
參考文獻(xiàn):
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[2]王俊.高職院?!陡哳l電路》課程改革實例分析[J].科技經(jīng)濟市場,
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[3]毛紅艷,蘇葦,王蓉.基于MATLAB計算機仿真在通信教學(xué)中的應(yīng)用[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報,2007,(3).
關(guān)鍵詞:普通公路;ETC;結(jié)算中心
中圖分類號:U495 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-2374(2014)10-0112-02
1 系統(tǒng)概述
普通公路電子不停車收費(ETC)系統(tǒng)已有部分省份建成開通,采用各收費站直接與省級高速公路聯(lián)網(wǎng)營運管理中心(以下簡稱聯(lián)網(wǎng)中心)對接的方式,進行賬務(wù)拆分和資金結(jié)算。隨著普通公路ETC收費系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)應(yīng)用,有必要建設(shè)全省普通公路統(tǒng)一的省級ETC結(jié)算中心,加強對普通公路各ETC收費站的管理,實現(xiàn)全省普通公路ETC收費站通過省中心與聯(lián)網(wǎng)中心的集中對賬和資金結(jié)算。
2 系統(tǒng)目標(biāo)
建立全省統(tǒng)一的普通公路電子不停車收費(ETC)省級結(jié)算中心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng),實現(xiàn)ETC系統(tǒng)及其它非現(xiàn)金收費與省高速公路聯(lián)網(wǎng)營運管理中心的統(tǒng)一結(jié)算,實現(xiàn)ETC數(shù)據(jù)的集中存儲和管理,實現(xiàn)廳公路局、市公路處、收費站ETC系統(tǒng)的互聯(lián)互通和共享。
3 業(yè)務(wù)需求
3.1 省級結(jié)算中心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的主要需求
(1)解決新增ETC收費站并入省高速公路ETC收費系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的問題;(2)與收費站進行ETC系統(tǒng)相關(guān)所有數(shù)據(jù)的交互;(3)按聯(lián)網(wǎng)中心的時間節(jié)點進行數(shù)據(jù)上傳工作,并接受聯(lián)網(wǎng)中心對數(shù)據(jù)的反饋結(jié)果;(4)實時接受省高速公路聯(lián)網(wǎng)中心發(fā)送的預(yù)付卡黑名單等參數(shù);(5)處理車道中產(chǎn)生爭議數(shù)據(jù)并完成后期的結(jié)算處理;(6)接受省高速公路聯(lián)網(wǎng)中心發(fā)送的ETC消費數(shù)據(jù)結(jié)算結(jié)果;(7)具有ETC結(jié)算對賬功能;(8)實時采集路網(wǎng)內(nèi)ETC收費車道的各硬件、軟件信息以及運行動態(tài)信息;(9)具有普通公路ETC系統(tǒng)內(nèi)白名單、黑名單添加、刪除功能;(10)各種流量、收費、拆賬統(tǒng)計數(shù)據(jù)的查詢,報表生成、檢索以及打印功能;具備圖像查詢功能,能夠準(zhǔn)確、快速從收費站查詢到車輛識別圖像;(11)對人工收費車道\ETC收費車道的收費數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理,實現(xiàn)系統(tǒng)融合;(12)系統(tǒng)具有其他輔助功能,如日志管理功能與數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能;(13)保證現(xiàn)有已建成ETC收費系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡。
3.2 市場需求
(1)通過系統(tǒng)內(nèi)部WEB系統(tǒng),實現(xiàn)ETC系統(tǒng)的日常管理;(2)準(zhǔn)確、及時地查詢到所轄收費站的ETC數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)狀態(tài);(3)監(jiān)管所轄收費站內(nèi)ETC收費車道的各硬件、軟件信息以及運行動態(tài)信息;(4)查詢、打印所轄收費站ETC系統(tǒng)的流量與通行費報表;(5)查詢、打印所轄收費站ETC系統(tǒng)的結(jié)算數(shù)據(jù)報表;(6)查詢、審批所轄收費站提交的月票名單。
3.3 收費站需求
(1)通過系統(tǒng)內(nèi)部WEB系統(tǒng),實現(xiàn)ETC系統(tǒng)的日常管理;(2)對ETC收費數(shù)據(jù)的審核功能;(3)通過原始數(shù)據(jù)和結(jié)算數(shù)據(jù)的對比,實現(xiàn)收費站的資金對賬功能;(4)能夠準(zhǔn)確、及時的查詢到收費站的ETC數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)狀態(tài);(5)監(jiān)管所轄收費站ETC收費車道的各硬件、軟件信息以及運行動態(tài)信息;(6)查詢、打印所轄收費站ETC系統(tǒng)的流量與通行費報表;(7)查詢、打印所轄收費站ETC系統(tǒng)的結(jié)算數(shù)據(jù)報表;(8)實時接受廳公路局ETC結(jié)算中心發(fā)送的預(yù)付卡黑名單等參數(shù);(9)收費站可以根據(jù)車輛牌照,通過時間等方式,查詢到車輛識別圖像。
4 業(yè)務(wù)流程
(1)與收費站有關(guān)的交易數(shù)據(jù)(普通交易數(shù)據(jù)、月票數(shù)據(jù));(2)與收費站、市公路處的對賬數(shù)據(jù);(3)與聯(lián)網(wǎng)中心的交易結(jié)算的數(shù)據(jù);(4)安全和授權(quán)系統(tǒng)的參數(shù)審核;(5)黑名單、白名單的下載傳遞分發(fā)。
5 系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)采用B/S架構(gòu)。
6 系統(tǒng)功能
6.1 數(shù)據(jù)審核子系統(tǒng)
數(shù)據(jù)審核子系統(tǒng)實現(xiàn)實時對ETC結(jié)算中心采集來的數(shù)據(jù)進行自動審核,并按照審核結(jié)果將數(shù)據(jù)存放在不同的數(shù)據(jù)庫匯總中,等待其他模塊對審核數(shù)據(jù)的再加工。
6.2 聯(lián)網(wǎng)交易子系統(tǒng)
聯(lián)網(wǎng)交易子系統(tǒng)完成與省高速公路聯(lián)網(wǎng)營運管理中心數(shù)據(jù)交互,將ETC原始消費數(shù)據(jù)與省高速公路聯(lián)網(wǎng)營運管理中心交互,有效完成交易扣款。
6.3 爭議數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)
系統(tǒng)中爭議數(shù)據(jù)的來源主要是從數(shù)據(jù)審核、聯(lián)網(wǎng)交易模塊產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)。爭議數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)并可以自動的將這些數(shù)據(jù)按照不同的來源和原因分類顯示,提供用戶手工處理。
6.4 通行費拆賬子系統(tǒng)
通行費拆賬子系統(tǒng)按照ETC用戶的消費記錄將其產(chǎn)生的費用按照車輛的經(jīng)過的收費站進行拆分,按照收費站出具賬務(wù)和對賬報表。以BS方式分別統(tǒng)計站級、處級、中心級的對賬報表。
6.5 內(nèi)網(wǎng)WEB子系統(tǒng)
內(nèi)網(wǎng)WEB子系統(tǒng)信息包括信息、報表統(tǒng)計、報表管理等功能,并在系統(tǒng)中可以根據(jù)不用的用戶信息對用戶所能統(tǒng)計和查看的報表進行顯示和統(tǒng)計打印的功能,包括按日、月、年,分站、市,查詢流量、交易額等功能。
6.6 車道狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)
車道狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)對開通的車道的通訊情況、收費情況、收費軟件情況等情況監(jiān)視,并提供不符合要求情況的檢索功能,使用戶能夠快速定位有問題的車道或者收費站。
6.7 黑白名單管理子系統(tǒng)
黑白名單管理子系統(tǒng)接收省高速公路聯(lián)網(wǎng)營運管理中心黑名單數(shù)據(jù),在必要時可以采用手工輸入的方式進行增加黑名單,并可以采用手動模式將黑名單信息下發(fā)到車道上;設(shè)置和下達(dá)白名單。
6.8 數(shù)據(jù)收集與發(fā)送子系統(tǒng)
數(shù)據(jù)收集與發(fā)送子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成ETC原始消費數(shù)據(jù)的準(zhǔn)實時上傳至ETC結(jié)算中心的主數(shù)據(jù)庫中,并具備各種不同的參數(shù)下發(fā)到指定的收費站服務(wù)器上的功能。以及與省高速公路聯(lián)網(wǎng)中心結(jié)算數(shù)據(jù)與結(jié)算結(jié)果的交互。
6.9 數(shù)據(jù)與圖像查詢子系統(tǒng)
數(shù)據(jù)與圖像查詢子系統(tǒng)提供用戶對原始數(shù)據(jù)和圖像的檢索功能。ETC系統(tǒng)中車牌識別圖片不上傳到ETC結(jié)算中心,僅保存在收費站。因此圖像查詢必須前往收費站查詢。
6.10 參數(shù)管理子系統(tǒng)
參數(shù)管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理所有收費站、收費車道的各種參數(shù),并提供增加、刪除、下發(fā)等功能,同時也提供用戶對所有車道的參數(shù)情況進行檢索功能,并能快速定位參數(shù)和其他系統(tǒng)不同的設(shè)備,使用戶能夠快速定位參數(shù)有問題的收費站或者收費車道。
6.11 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)
系統(tǒng)參數(shù)管理子系統(tǒng)能夠識別操作人員的身份,通過不同的身份卡可進行不同級別的操作、維護與查詢,系統(tǒng)可記錄身份卡的操作日志,并由高級系統(tǒng)管理員監(jiān)督其工作。并定期進行數(shù)據(jù)備份。
7 結(jié)語
基金項目:江蘇省教學(xué)研究課題(0592)、江蘇省基礎(chǔ)實驗中心和學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)項目。
作者簡介:朱昌平(1957-),男,湖北荊門人,海河大學(xué)計算機及信息工程學(xué)院副院長,教授,碩士生導(dǎo)師。
(河海大學(xué) 計算機及信息工程學(xué)院,江蘇 常州 213022)
摘要:為使擴招后的通信電子線路實驗課程教學(xué)質(zhì)量得到充分的保證,本文對通信電子線路實驗課程教學(xué)過程的管理辦法進行了研究。結(jié)果表明在規(guī)范實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、記錄審簽與器材檢查、實驗報告、實驗考核與實驗室開放等5個環(huán)節(jié)的管理中,每一環(huán)節(jié)均對教師和學(xué)生提出明確的要求,環(huán)環(huán)相扣,使每一環(huán)節(jié)均落到實處。此舉是加強師生對實驗教學(xué)的重視程度,提高實驗教學(xué)質(zhì)量,降低儀器損壞率的有效辦法。
關(guān)鍵詞:實驗教學(xué);五環(huán)過程;能力培養(yǎng);通信電子
中圖分類號:G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
一、引 言
高等學(xué)校的實驗課程是理論聯(lián)系實際,鞏固理論知識,培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力的重要環(huán)節(jié),實驗教學(xué)條件已成為評價學(xué)校實力和內(nèi)涵的重要標(biāo)志。優(yōu)化實驗教學(xué)方法,提高實驗教學(xué)質(zhì)量已越來越受到高校的重視[1-6]。但由于近幾年的連續(xù)擴招,高等學(xué)校的實驗師資、實驗場地、實驗設(shè)備均不同程度地顯得緊張。尤其是隨著信息時代的到來,通信行業(yè)成了青年人熱衷的職業(yè)選擇,于是通信工程、電子信息工程專業(yè)受到高考考生的普遍親睞[5,7]。河海大學(xué)的通信工程、電子信息工程專業(yè)雖然已有近20年的本科辦學(xué)歷程,近10年的碩士生培養(yǎng)經(jīng)歷,但面對通信電子技術(shù)發(fā)展快、通信電子線路實驗設(shè)備的故障率高、學(xué)生人數(shù)多、實驗教師緊缺等現(xiàn)實問題,教師感到了很大的壓力。怎樣才能不負(fù)眾望,讓來自全國各地的優(yōu)秀學(xué)子滿懷希望而來,學(xué)成而去呢?教師和領(lǐng)導(dǎo)選擇了以人為本,從管理辦法的改革入手,實行一系列有利于充分調(diào)動師生實驗教學(xué)積極性的辦法,通過實踐師生對這些辦法反映良好。
二、通信電子線路實驗課程教學(xué)的“五環(huán)”過程管理辦法
實驗室是培養(yǎng)工科學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力最生動、最重要的場所,對于培養(yǎng)工科學(xué)生的科學(xué)研究方法、工程實踐能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方面的作用別無替代。但是,隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展及各學(xué)科之間的相互滲透,傳統(tǒng)的實驗條件和實驗教學(xué)管理辦法已無法滿足新時期高校培養(yǎng)目標(biāo)的需要[1-3]。因此,制定一套科學(xué)、系統(tǒng)、規(guī)范的實驗課程教學(xué)管理辦法是發(fā)揮資源潛力,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,實現(xiàn)實驗教學(xué)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。
為規(guī)范實驗教學(xué)管理過程,使有限的實驗教學(xué)資源很好地發(fā)揮作用,確保擴大招生和大面積開放實驗室后,實驗教學(xué)質(zhì)量的提高和教學(xué)秩序的穩(wěn)定,使學(xué)生在實驗室順利地完成基本教學(xué)內(nèi)容的驗證性實驗與創(chuàng)新實踐的探索性試驗,河海大學(xué)通信電子線路實驗室自2003年起開始實行如后圖所示的實驗課程教學(xué)“五環(huán)過程”管理辦法,辦法對實驗的5個教學(xué)環(huán)節(jié)都提出了明確的要求,有很強的可操作性。
(一)實驗預(yù)習(xí)(按A、B、C、D、E評定成績,該成績占項目成績10%)
凡事預(yù)則立,實驗預(yù)習(xí)是保證實驗順利進行,并能取得滿意結(jié)果的重要步驟。實驗預(yù)習(xí)可避免學(xué)生在實驗操作過程中的盲目與錯亂,又能指引學(xué)生在實驗的同時帶著問題進行思考,促使學(xué)生對實驗的操作不斷規(guī)范和深入[4]。
1、教師的預(yù)習(xí)指導(dǎo):在每個單元教學(xué)實驗前,教師應(yīng)首先做好實驗的試做和備課。除掌握實驗成敗的關(guān)鍵條件外,還要估計學(xué)生獨立進行實驗時可能發(fā)生的困難,擬出上課時向?qū)W生交待的注意事項。教師課前應(yīng)充分熟悉儀器的功能、原理、基本的性能指標(biāo),尤其是示波器等測量儀器的量程與誤差等重要性能指標(biāo),因為儀器的量程與誤差是分析實驗誤差的重要依據(jù)。并將儀器、電路板、工具和元器件列出清單有序放置。將全班學(xué)生分組定位,并且從首次到末次均不要變動,這樣可增強學(xué)生愛護好本組實驗設(shè)備的責(zé)任心。
圖.通信電子線路實驗課程教學(xué)的“五環(huán)”過程管理辦法
實驗指導(dǎo)教師應(yīng)提前一周給學(xué)生布置實驗預(yù)習(xí)內(nèi)容。課程的第一次實驗開課前,由教師帶學(xué)生到實驗室熟悉自己的實驗座位及該組的實驗儀器,講解實驗注意事項,強調(diào)學(xué)校粘貼在墻上的七項實驗制度。提出預(yù)習(xí)報告、實驗記錄表格、實驗報告撰寫與繪制的明確要求。
2、學(xué)生的課后預(yù)習(xí):學(xué)生獲悉實驗預(yù)習(xí)通知后,必須按教師要求認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書及有關(guān)參考文獻(xiàn),充分了解實驗的原理、方法、實驗條件及實驗重點,要注意實驗中所采用的實驗方法,特別是基本的測量方法,還要注意抓住每次實驗的學(xué)習(xí)重點。完成預(yù)習(xí)要求中基本內(nèi)容的撰寫,包括實驗名稱、實驗?zāi)康?、實驗原理(要求簡明扼要)、實驗電路圖 (原理圖,交流等效圖等)、實驗設(shè)備、解答預(yù)習(xí)思考題、分析預(yù)期實驗結(jié)果、擬出實驗內(nèi)容(只要求列出實驗項目及記錄數(shù)據(jù)的空白表格),以及教師臨時補充的需要完成的內(nèi)容。為能有目的地獨立進行實驗打好基礎(chǔ)。學(xué)生進實驗室上實驗課前,應(yīng)按教師要求將預(yù)習(xí)報告上交到指定地點,待老師批閱、簽字、登記后再領(lǐng)回。
(二)實驗操作(按A、B、C、D、E評定成績,該成績占項目成績40%)
實驗操作是整個實驗過程中的最重要環(huán)節(jié)。在實驗操作過程中,教師指導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格遵守實驗操作規(guī)程并適當(dāng)答疑解惑,學(xué)生獨立操作,積極思考,自主分析問題、解決問題,確保實驗課程的教學(xué)效果。
1、學(xué)生核對器材:學(xué)生進實驗室后必須保持肅靜,嚴(yán)格對號入座,嚴(yán)禁學(xué)生私自交換座位。學(xué)生入座后首先要熟悉使用的儀器、設(shè)備等的性能以及正常的操作規(guī)程,按實驗臺上實驗器材清單一一核對實驗器材是否齊全,并檢查實驗中要用到的實驗儀器是否能正常工作,有關(guān)指標(biāo)是否與實驗儀器上的標(biāo)注相符,切勿盲目操作。如示波器好壞的檢查,學(xué)生如能將示波器自身的校正信號同時雙線正常示出,且校正信號的頻率和幅度均能正確用示波器測出,那么這臺示波器即為正常。若發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)及時申請更換。其次要全面的想一想實驗操作程序,不要急于動手,因為誤操作一步,可能會使整個實驗前功盡棄。
2、學(xué)生獨立操作:由于通信電子線路本身具有電路復(fù)雜,易受干擾,需細(xì)微調(diào)節(jié)等特點。所以學(xué)生在實驗開始前一定要認(rèn)真聽教師講解實驗注意事項,并適當(dāng)作記錄。教師講解的內(nèi)容往往是實驗操作中的關(guān)鍵部分和較易出現(xiàn)的問題。因此,認(rèn)真聽講,理清思路相當(dāng)重要。實驗過程中,學(xué)生要發(fā)揮主觀能動性,根據(jù)所學(xué)知識獨立分析和解決實驗中遇到的問題。積極地將理論知識應(yīng)用于實踐,自主分析和解決實驗中遇到的問題。要注意對現(xiàn)象的細(xì)心觀察,正確讀數(shù),實事求是地記錄客觀現(xiàn)象和數(shù)據(jù)(切不可用鉛筆記錄客觀現(xiàn)象和數(shù)據(jù)),實驗數(shù)據(jù)不能涂改,如實驗數(shù)據(jù)記錄有錯,應(yīng)在錯誤數(shù)據(jù)上輕輕劃上一道,在旁邊記上正確值。
3、教師過程答疑:當(dāng)學(xué)生觀察到反常現(xiàn)象或?qū)嶒炇《恢绾谓鉀Q時,教師不要馬上被動地解答學(xué)生實驗中遇到的問題,忙于給學(xué)生排除儀器設(shè)備故障。教師應(yīng)從通信電路理論或從儀器構(gòu)成原理及操作方法上指導(dǎo)學(xué)生去仔細(xì)檢查和分析故障原因,使之一步一步獲得成功。教師在巡視時應(yīng)細(xì)心觀察學(xué)生操作是否正確、檢查學(xué)生的實驗記錄是否正常,發(fā)現(xiàn)問題教師應(yīng)及時記錄,并認(rèn)真分析總結(jié)學(xué)生產(chǎn)生問題的原因,從理論上揭示出基本規(guī)律。
(三)實驗記錄審簽與器材檢查
1、實驗記錄審簽:實驗記錄是以后計算分析、總結(jié)討論的依據(jù),是寶貴的原始資料。對實驗數(shù)據(jù)要嚴(yán)肅對待,被驗收的實驗數(shù)據(jù)應(yīng)為測量得到的原始數(shù)據(jù)(即不必計算數(shù)據(jù)最終結(jié)果)。不要將實驗數(shù)據(jù)草記在另外的紙上,因為如果原始記錄零亂,在整理數(shù)據(jù)時就易出錯。實驗結(jié)束時,學(xué)生舉手示意教師,并在座位等候,各實驗儀器要保持實驗狀態(tài),將數(shù)據(jù)交教師簽字,待驗收合格后,方可切斷連接線及電源。
2、實驗器材檢查:學(xué)生在教師審簽實驗記錄后,應(yīng)對照實驗臺上實驗器材清單向教師匯報實驗器材是否齊全、實驗儀器是否完好如初。若發(fā)現(xiàn)實驗儀器損壞,應(yīng)登記在冊,若屬正常損壞,課后由實驗室老師修復(fù)。若為學(xué)生違背操作規(guī)程所致,則應(yīng)由該組同學(xué)負(fù)責(zé)賠償。
(四)實驗報告(按A、B、C、D、E評定成績,該成績占項目成績30%)
撰寫實驗報告的目的是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生以書面的形式總結(jié)工作或報告實驗成果的能力。實驗報告是一個實驗的系統(tǒng)總結(jié),這個過程既是學(xué)生知識構(gòu)建的過程,又是在認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新的過程,更是直接知識和間接知識熔于一爐的過程。因此,撰寫實驗報告要實事求是、嚴(yán)格規(guī)范、一絲不茍。
實驗報告由實驗?zāi)康?、原理、器材、方法、步驟、結(jié)果及討論6部分組成。每個單元實驗中講義上列出的“實驗報告”一項的內(nèi)容,以及教師臨時補充的需要完成的內(nèi)容學(xué)生均需完整寫入實驗報告。討論是培養(yǎng)分析問題能力的重要環(huán)節(jié),討論的內(nèi)容可以是多方面的。如:1)實驗的原理、方法、儀器給你留下什么印象,實驗完成得如何?2)實驗的系統(tǒng)誤差表現(xiàn)在哪些地方,怎樣改進測量方法或裝置可以減少誤差?對實驗的改進有何設(shè)想?3)實驗步驟怎樣安排更好?4)觀察到什么反?,F(xiàn)象,遇到過什么困難,能否提出可供他人借鑒的想法?5)測量結(jié)果是否滿意,如果未達(dá)到預(yù)期結(jié)果是何緣故?討論的重點是存在問題的解決方法或設(shè)想,由此可以看出學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的思想方法。
(五)實驗考核與實驗室開放(按A、B、C、D、E評定成績,該成績占項目成績20%)
1.實驗考核:實驗成績的考核既是對優(yōu)秀學(xué)生認(rèn)真完成實驗的肯定,也是對不認(rèn)真做實驗學(xué)生的督促。為了做到對學(xué)生的全面評價,實驗成績應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、定量化。通信電子線路實驗課程的最后一次實驗課程內(nèi)容為實驗考核,實驗考核內(nèi)容以考察學(xué)生完成綜合性和設(shè)計性實驗的實際能力為主旨。
2.實驗室開放:實驗室在完成基本的實驗教學(xué)任務(wù)后,盡力面向?qū)W生開放。筆者的實驗室在補差、揚優(yōu)和提高三個層面上進行了開放嘗試。實驗室設(shè)置多個學(xué)生勤工儉學(xué)崗位來彌補實驗師資的不足,從同年級優(yōu)秀學(xué)生中挑選部分學(xué)生,利用課余時間協(xié)助老師幫掉隊的學(xué)生跟上教學(xué)進度;從已確定的保研大四學(xué)生中選出少數(shù)學(xué)生,利用節(jié)假日幫優(yōu)秀學(xué)生完成超出大綱的設(shè)計與探索性實驗內(nèi)容;從研究生中挑出部分優(yōu)秀學(xué)生利用長假協(xié)助教師指導(dǎo)學(xué)生在實驗室完成創(chuàng)新課題。這種以教師主導(dǎo)、學(xué)生自主、完全開放的模式使不同層面的學(xué)生均得到了較好的實踐機會[5,7]。學(xué)校鼓勵學(xué)生為實驗室的開放納言獻(xiàn)策,不同層面的學(xué)生在提高自身創(chuàng)新思維能力的同時,也在實驗室加深了相互間的交流,起到了互幫共進的作用。同時也為實驗室的建設(shè)和發(fā)展帶來了無盡智慧與良策。
三、結(jié) 語
實驗課程教學(xué)“五環(huán)過程”管理辦法在通信電子線路實驗課程中的應(yīng)用實踐證明:這的確是一套科學(xué)的、系統(tǒng)的,并且行之有效的實驗教學(xué)管理方法。幾年來,河海大學(xué)信息學(xué)院的學(xué)生的實驗?zāi)芰τ辛舜蠓忍岣?。學(xué)生的自學(xué)能力、動手實踐能力、思維判斷能力、表達(dá)書寫能力、實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新意識等方面都取得了很大的進步。同時,也進一步地培養(yǎng)和提高了學(xué)生從事工程實踐的基本素質(zhì)、理論聯(lián)系實際和實事求是的科學(xué)作風(fēng),增強了嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度和不怕困難、主動進取的探索精神。
實驗課程是理工科院校本科實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分,科學(xué)的、正確的實驗教學(xué)管理辦法是使實驗課程充分發(fā)揮作用的先導(dǎo)。對于培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計、動手操作、分析問題和解決問題的能力,以及創(chuàng)新思想與創(chuàng)造能力等都具有重要作用。隨著實驗課程教學(xué)“五環(huán)過程”管理辦法的不斷應(yīng)用和深入,通信電子線路實驗教學(xué)將會取得更為顯著的成績。而這套教學(xué)管理辦法本身也在趨于不斷規(guī)范化、完善化。但愿“五環(huán)過程”管理辦法對其他實驗課程的教學(xué)也能有一定借鑒意義。
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關(guān)鍵詞:現(xiàn)代;光纖通信;光電集成;路集成電路;設(shè)計分析
中圖分類號:TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號: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
隨著國家的發(fā)展,社會的進步,人類的生活已經(jīng)離不開通信方式了,各種各樣的交流活動都是需要通訊的傳遞的。不管我們通過何種方式、何種途徑,只要將我們想要傳遞的信息傳遞到另外一個地方,就是稱為通信。古代所傳遞信息的方式方法也是多種多樣的。但是它們相對來說特別落后,時間也會非常地久。而現(xiàn)代的通信方式中,電話通信是應(yīng)用最廣泛的一種。
1 什么是光纖通信
近幾年來,隨著技術(shù)的進步,電信管理體制的改革以及電信市場的全面開放,光纖通信的發(fā)展呈現(xiàn)了一番全新的景象。所謂光纖通信就是一種以光線為傳媒的通信方式,利用廣播實現(xiàn)信息的傳送。光纖通訊就是以光導(dǎo)纖維作為信號傳輸介質(zhì)的通訊系統(tǒng)。具有抗干擾性好,超高帶寬等特點。
如今社會我們使用的光纖通信有許多的優(yōu)點,例如,它可以傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長;線徑細(xì)、重量輕,原料為石英,節(jié)省金屬材料,這樣一來,節(jié)約了許多資源和能源,有利于資源合理地開發(fā)和使用;絕緣、抗電磁干擾性能強;還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優(yōu)點,同時它也可以用在特殊環(huán)境或者軍事行動中。
光纖通信的原理是:在發(fā)送端首先要把傳送的信息變成電信號,然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上,使光的強度隨電信號的幅度變化而變化,并通過光纖發(fā)送出去;在接收端,檢測器收到光信號后把它變換成電信號,經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。
隨著信息技術(shù)傳輸速度日益更新,光纖技術(shù)已得到廣泛的重視和應(yīng)用。在多微機電梯系統(tǒng)中,光纖的應(yīng)用充分滿足了大量的數(shù)據(jù)通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術(shù)在電梯上的應(yīng)用,大大提高了整個控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度,使電梯系統(tǒng)的并聯(lián)群控性能有了明顯提高。電梯上所使用的光纖通信裝置主要由光源、光電接收器和光纖組成。
2 集成電路的實現(xiàn)
集成工藝技術(shù)也就是在最近的一二十年取得了飛速的發(fā)展。隨著元器件尺寸大小的不斷減小,集成電路的集成速度也在不斷地提高。發(fā)展迅速的集成電路工藝技術(shù)為通信系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)下,利用光電集成電路實現(xiàn)的光的發(fā)射和接收裝置已經(jīng)被各個實驗室所廣泛使用。光電集成電路在單片上集成的光和電元件越來越多了,這就是光電集成電路速度越來越快的原因。
3 光纖通信現(xiàn)狀
光纖通信技術(shù)的發(fā)展帶動了光纖產(chǎn)業(yè)的進步。想要實現(xiàn)光發(fā)射與光電集成電路是非常容易的,但是想要實現(xiàn)高速系統(tǒng)的混合集成是非常困難的。由于毫米波信號是狹窄的,所以可以使用混合集成工藝來實現(xiàn)毫米波系統(tǒng),我們可以這樣來設(shè)計集成電路及其組成部分,使其波段上的輸入和輸出阻抗保持在大約50歐姆左右,即使用50歐姆的傳輸線來連接元器件和集成電路。此外,例如激光驅(qū)動、時鐘恢復(fù)、數(shù)據(jù)判決、復(fù)接、光接收放大等各種類型的模擬、數(shù)字、混合集成電路依然可以輕松實現(xiàn),這是因為電路也可以設(shè)計成輸入輸出是50歐姆的阻抗。想要利用混合方法實現(xiàn)高速光發(fā)射機與接收機的真正困難所在是激光二極管和光檢測器的阻抗不是50歐姆。尤其是激光二極管,他的非線性無法進行混合集成的。沒有合適的匹配網(wǎng)絡(luò)將基帶數(shù)據(jù)信號從激光二極管連接到驅(qū)動器或者從光檢測器連接到前置放大器上,就會大大地降低了系統(tǒng)的操作性能。這樣相比利用光發(fā)送和光接收的集成電路來實現(xiàn)是十分簡便的。利用光集成電路實現(xiàn)光發(fā)射和接收不僅可靠性高而且成本低。但是用光電集成電路也是具有一定的挑戰(zhàn)性的,制作光元件和電子電路所需要的材料是存在一定的差別的?,F(xiàn)在制造高速光發(fā)射和接受光電集成電路在光傳輸系統(tǒng)中是十分必要的。這個設(shè)計工藝的難點在于要形成材料,即適合制造光電器件和電子電路所需要的制作材料,此外還要設(shè)計出光電集成電路?,F(xiàn)實很殘酷,大家仍需努力。
4 光電集成電路
光發(fā)射機光電集成電路一般是由同一底上的激光二極管和驅(qū)動電路構(gòu)成的。集成電路其中包括了電子元器件結(jié)構(gòu)的生長、激光、激光二極管、電阻器、晶體管等電子元件的制造,其中光電元件和金屬化連接是比較困難的。在外延生長的襯底上,大概需要三個工序來集成光電集成電路,分別為制作激光二極管、制作電子電路、進行光電元件之間的連接。首先要制作激光二極管,激光二極管的P型區(qū)域歐姆接觸層通過 蒸發(fā)形成金屬狀態(tài),隨后利用光刻法來生成激光二極管的大概區(qū)間,然后進行濕法刻蝕形成接觸激光二極管的N區(qū)區(qū)間,最后在活性離子刻蝕體系中完成刻蝕過程,直到遇到AGAAS層后停止刻蝕過程。AGAAS層能隔離電子電路機構(gòu)和激光結(jié)構(gòu),形成一種薄膜電阻,從而形成第一金屬層和空氣橋兩個連接層。我們通常采用空氣橋連接激光二極管的P區(qū),采用第一金屬層連接激光二極管的N區(qū),這樣就能很好地實現(xiàn)激光二極管和電子電路層的連接。這就實現(xiàn)了一個量子激光器的光電集成電路了。制作光電集成電路的芯片也是存在一定的難度的,目前端面反射激光鏡的干腐蝕技術(shù)尚未成熟,只能用解離的方法來完成,所以說集成激光驅(qū)動器電路還有很大的空間有待開發(fā)。
光電集成電路分別是由光檢測器、前置放大器以及主放大器構(gòu)成的,這其中包括數(shù)據(jù)判決器、時鐘恢復(fù)和分接電路。光檢測器的集成是光電集成電路中最重要的一個部分,而金屬-半導(dǎo)體-金屬光檢測器(MSM)因為只需要少步驟的追加工藝,和如名字一般較為實惠且廣泛的材料在雪崩類型光電檢測器和p-i-n被廣泛運用的同時也被單片集成光接收機廣泛的使用著。
在設(shè)計中第一級為基本放大單元,是共源放大電路且?guī)в性簇?fù)載,電阻的反饋由電壓并聯(lián)負(fù)反饋,電平位移級使用的是兩級源級跟隨器,它被接入到后面,與此同時,又需要引進一個肖特基二極管,這樣就起到了一個降低反饋點的直流電平所特需的水平的作用,達(dá)到了這樣一個效果后,在偏低壓的條件下,電路同樣可以正常工作。
5 主要工藝流程
第一步,我們要準(zhǔn)備好充足的材料,對材料進行結(jié)構(gòu)和參數(shù)方面的設(shè)計計算,并確定材料的外延生長,來確定集成方式及集成所需要的元器件。第二步,對PD臺面進行腐蝕,首先腐蝕掉INP層露出HEMT的帽層,把MSM保留在芯片上,即通過把PD臺面以外的PD層材料腐蝕掉來露出HEMT層。第三步就是進行器件的隔離工作,仍然使用臺面腐蝕的辦法將HEMT和PD元器件之間隔離起來,想要實現(xiàn)比較好的隔離效果就一定要準(zhǔn)確的腐蝕到半絕緣襯底上。最后就是保護芯片的工作了,在芯片表面沉淀一層介質(zhì),這樣不僅保護了芯片表面還成為了源漏的輔助剝離介質(zhì)。
6 結(jié)束語
光纖通信技術(shù)作為通信產(chǎn)業(yè)中的支柱,是我們現(xiàn)如今社會中使用最多的通信方式。即使在現(xiàn)在的社會當(dāng)中,光纖通信技術(shù)得到了十分穩(wěn)定有效的發(fā)展,但是現(xiàn)在科技發(fā)展如此之快,越來越多的新技術(shù)涌現(xiàn)出來,我國的通信技術(shù)水平也得到了明顯的改善與提高,光纖通信的使用范圍和價值也在悄悄地擴張。但是光纖通信技術(shù)為了迎合網(wǎng)絡(luò)時代,必須有更高層次的發(fā)展,才能占據(jù)市場的主流地位。我相信隨著光通信技術(shù)更加深入地發(fā)展,光纖通信一定會對整個通信行業(yè)甚至社會的進步起到舉足輕重的作用。
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