通信原理数字频带传输（共6篇）
篇1：通信原理数字频带传输
通信原理实验
专
业：通信工程 班
级： 姓
名：
指导老师：
日
期：2014.6.9
实验一 FSK传输系统系统试验
一．实验目的
1.熟悉 FSK 调制和解调基本工作原理； 2.掌握 FSK 数据传输过程；
3.掌握 FSK 正交调制的基本工作原理与实现方法； 4.掌握 FSK 性能的测试；
5.了解 FSK 在噪声下的基本性能。
二．实验仪器
1.JH5001通信原理综合实验系统 2.20MHz双踪示波器
三．实验内容
测试前检查：首先将通信原理综合实验系统调制方式设置成“FSK 传输系统”；用示波器测量TPMZ07 测试点的信号，发现有脉冲波形，则说明实验系统已正常工作。
（一）FSK调制 1.FSK基带信号观测
(1).TPi03 是基带FSK 波形（D/A 模块内）。通过菜单选择为1 码输入数据信号，观测TPi03 信号波形，测量其基带信号周期。如图1.1.1所示。
(2).通过菜单选择为0 码输入数据信号，观测TPi03 信号波形，测量其基带信号周期。如图1.1.2所示。将测量结果与1 码比较。
图1.1.1 全1码的基带信号
图1.1.2 全0码的基带信号 分析：由图可知，输入全1码时的基带信号周期约为27us，输入全0码时的基带信号周期约为54us，则输入全0码时的基带信号周期约为全1码时的2倍。
2.发端同相支路和正交支路信号时域波形观测
TPi03和TPi04分别是基带FSK 输出信号的同相支路和正交支路信号。测量两信号的时域信号波形时将输入全0 码，测量其两信号是否满足正交关系。波形如图1.1.3所示。
图1.1.3 TPi03 和TPi04波形
分析：由图可以看出TPi03 和TPi04的波形相位相差π，满足正交关系。思考：产生两个正交信号去调制的目的是防止码间串扰。
3.发端同相支路和正交支路信号的李沙育波形观测
将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的正交性，其李沙育应为一个圆。通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。输入码型为全0码、全1码、0/1码和特殊码是的李沙育波形分别如图1.1.4、图1.1.5、图1.1.6和图1.1.7所示。
图1.1.4 全0码
图1.1.5 全1码
图1.1.6 0/1码
图1.1.7 特殊码
分析：输入各种不同的码序列得到的李沙育图形都呈现出圆形。
4.连续相位FSK调制基带信号观测
TPM02是发送数据信号（DSP+FPGA模块左下脚），TPi03是基带FSK 波形。测量时，通过菜单选择为0/1码输入数据信号，并以TPM02作为同步信号。观测TPM02与TPi03点波形应有明确的信号对应关系。并且，在码元的切换点发送波形的相位连续。如图1.1.8所示。通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。记录测量结果，如图1.1.9所示。
图1.1.8 0/1码
图1.1.9 特殊码
思考：图中，观测两重叠波形，TPM02为高时，TPi03的频率高，TPM02为低时，TPi03的频率低，但TPi03的波形连续，即非连续相位FSK调制在码元切换点的相位是连续的。
5.FSK调制中频信号波形观测
(1).选择0/1码输入数据信号，以TPM02作为同步信号,观测TPM02与TPK03点波形有明确的信号对应关系,如图1.1.10所示。
(2).选择特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤，如图1.1.11所示。(3).断开跳线器Ki01或Ki02，重复上述测量步骤。观测信号波形的变化，分析变化原因，如图1.1.12和图1.1.13所示。
图1.1.10 0/1码
图1.1.11 特殊码
图1.1.12 0/1码
图1.1.13 特殊码
分析：将正交调制输入信号中的一路基带调制信号断开后，由图可知，波形总体上不变，但频率分量有所增加。这是因为在FSK正交方式调制中，如果只采用一路同向FSK信号进行调制，会产生两个FSK频谱信号，使频率分量增加。
（二）FSK解调 1.解调基带FSK信号观测
用中频电缆连结KO02和JL02，测量解调基带信号测试点TPJ05，用TPM02作同步。
(1).选择1码，观测TPJ05测量其信号周期,如图1.2.1所示；
(2).选择为0/1码，观测TPJ05，如图1.2.2所示。根据观测结果，分析解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因。
图1.2.1 全1码
图1.2.2 0/1码
分析：全1码输入时，TPJ05的输出波形的频率不变；0/1码输入时，高电平处TPJ05的频率高，低电平处TPJ05的频率低。
思考：解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因是：存在噪声的影响且信道特性不稳定，存在着衰落。
2.解调基带信号的李沙育（x-y）波形观测
将示波器设置在（x-y）方式，观察TPJ05和TPJ06的波形。(1).选择1码，仔细观测其李沙育信号波形,如图1.2.3所示；(2).选择为0/1码，仔细观测李沙育信号波形，如图1.2.4所示；
图1.2.3 全1码
图1.2.4 0/1码
分析：全1码时，李沙育信号波形近似为一个圆环，更接近椭圆；0/1码时，李沙育信号波形同样近似为一个圆环，且环形粗一点。
思考：接收端与发送端李沙育波形不同的原因：存在噪声的影响且信道特性不稳定，存在着衰落。
3.接收位同步信号相位抖动观测
用发送时钟TPM01信号作同步，选择不同的测试序列测量接收时钟TPMZ07的抖动情况。输入码型为全1码和全0码，其波形分别如图1.2.5和1.2.6所示：
图1.2.5 全1码
图1.2.6 全0码
分析：方波高电平初始端存在脉冲。
思考：全0或全1码下观察不到位定时的抖动是因为：在全1码和全0码的情况下，所有的输入码元均相同，无电平跳变，不存在相位的变化，因此观察不到相位抖动。
4.解调器位定时恢复与最佳抽样点波形观测
TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻输入m序列，观察TPMZ07（以此信号作同步）和TPN04波形的之间的相位关系，如图1.2.7所示。
图1.2.7 解调器位定时恢复与最佳抽样点波形
分析：最佳抽样时刻位于抽样判决点的中间时刻，也即具有最大能量处。
5.位定时锁存和位定时调整观测
(1).输入为m序列时，观察TPM01（以此信号作同步）和TPMZ07（收端最佳判决时刻）之间的相位关系，如图1.2.8所示；
(2).不断按确认键，观察TPMZ07的调整过程和锁定后的相位关系，如图1.2.9所示；
(3).输入全1重复该实验，解释原因。按确认键前后波形如图1.2.10和图1.2.11所示；
(4).断开JL02接收中频环路，观测TPM01和TPMZ07之间的相位关系，并解释测量结果的原因。
图1.2.8 m序列确认前
图1.2.9 m序列确认后
图1.2.10 全1码确认前
图1.2.11 全1码确认后
分析：
（1）输入为m序列时，方波高电平初始端存在脉冲，发端时钟和最佳判决时刻之间的相位同步。
（2）不断按确认键，波形总体上保持不变。
（3）输入为全1码时，按确认键调整过程中脉冲位置发生了变化，即发端时钟和最佳判决时刻之间的相位发生了变化，原因是全1码时，输入波形没有变化，位定时失步；断开中频环路，按确认键，则脉冲位置发生变化，原因是断开中频环路后，无法正确判断出码元的起止。
6.观察在各种输入码字下FSK的输入/输出数据
通过菜单选择为不同码型输入数据信号，观测TPM04点输出数据信号是否正确。观测时用TPM02点信号同步。输入码型分别为特殊码、全1码和0/1码是波形分别如图1.2.12、图1.2.13和图1.2.14所示：
图1.2.12 特殊码
图1.2.13 全1码
图1.2.14 0/1码
分析：可以看出特殊码和0/1码输出波形与输入波形基本一致，只是相位上有一定的偏移，全1码为直线。
四．实验思考题
1.FSK 正交调制方式与传统的一般FSK 调制方式有什么区别? 其有哪些特点？
答：两者区别:一般FSK调制方式产生FSK信号的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。而FSK正交调制方式产生FSK信号的方法是，首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。FSK正交调制方式可以消除各个频率间的相互干扰，从而消除由于频率干扰造成的误码。若频率不正交，在抽样时刻各支路信号波形是相关的，一条支路的误码必然导致判决结果的错误，从而增大了误码率。
FSK正交调制方式的特点：随着FSK码长的增加，FSK信号的带宽增加，频带利用率降低。即以增加信号频带来换取误码率的降低。
2.TPi03 和TPi04 两信号具有何关系？
答：TPi03和TPi04分别为同向支路和正交支路，两信号为正交关系。
五．心得体会
因为是第一个实验，一开始对找JH5001通信原理综合实验系统上的模块以及测试点有点生疏，并且与双踪示波器有一根导线接触不良，但是实验总体完成的还是相对比较顺利的。通过实验，加深了对FSK调制和解调的基本工作原理、FSK数据传输、FSK正交调制的基本工作原理与实现方法以及FSK性能测试的理解。并且增强了我们的动手与合作能力。
篇2：通信原理数字频带传输
一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内，每小题2分，共20分)
1. 数字通信系统的有效性指标为( )
A. 误码率 B. 信噪比
C. 信号带宽 D. 信息速率
2. 均匀量化时，大信号的最大量化误差(未过载)N1与小信号的最大量化误差N2比较，有关系( )
A. N1>N2 B. N1=N2
C. N1
3. 对于A律压缩特性，l=8，A=87.6，非均匀量化相对于均匀量化的信噪比改善量为Q，有关Q的正确表述是( )
A. 20lgx≤-15dB，Q>0 B. 20lgx≤-15dB，Q<0
C. 20lgx≤-15dB，Q=0 D. 20lgx>-15dB，Q>0
4. 用理想低通滤波器从已抽样信号中恢复原低通信号时，下列哪类抽样会引起恢复信号的失真?( )
A. 理想抽样 B. 自然抽样
C.平顶抽样 D. A和B
5. PCM30/32系统帧同步码为( )
A. 7位，采用集中插入方式 B. 7位，采用分散插入方式
C. 8位，采用集中插入方式 D. 8位，采用分散插入方式
6. 异步复接二次群接收端分接后，各支路第161位码是( )
A. 信息码 B. 码速调整用的插入码
C. 可能是A，也可能是B D. 帧同步码
7. PCM30/32的一次群速率为( )
A. 64 kb/s B. 384kb/s
C. 2.048Mb/s D. 8.448Mb/s
8. STM-4一帧的字节数为( )
A. 9×270 B. 9×270×4
C. 9×261×4 D. 9×270 ×4×8
9. 下列传输码型中，无检测误码能力的传输码型为( )
A. NRZ码 B. AMI码
C. HDB3码 D. CMI码
10. 下列传输码型中，其功率谱中含有fB以及fB的奇次谐波成份的传输码型为( )
A. AMI码 B. RZ码(占空比为50%)
C. HDB3码 D. CMI码
二、填空题(每空1分，共20分)
1. 模拟信号的特点是__________，数字信号的特点是
2. ADPCM是在DPCM的基础上增加了__________和______________，可使均方量化误差和均方预测误差最小，自考试题《2003年1月份浙江省高等教育自学考试数字通信原理试题》。
3. 时分多路复用的概念是______________________________________.
4. 位同步是使_________________相同，以保证收端正确识别每一位码元。
5. PCM30/32路(基群)定时系统中，位脉冲的重复频率为__________，位脉冲的相数为_________相。
6. 同步复接二次群的码速变换是为插入附加码留下空位且将码速由_______提高到_______.插入码元后的支路子帧(125μs)的长度为_______bit.
7. 数字复接的同步指的是被复接的几个低次群的__________相同。
8. SDH最主要的特点是_______、_______和__________.
9. 将PDH支路信号复用进STM-N帧的过程要经历__________、__________和__________三个步骤。
10. 以理想低通特性传输PCM30/32路系统信号时，所需要的`通路带宽为_______，以滚降系数α=1的滚降特性传输时，带宽为_______.
三、问答题(每题4分，共24分)
1. 为什么数字通信的抗干扰性强，无噪声积累?
2. PCM通信系统中A/D变换、D/A变换分别包括哪几步?
3. 异步复接二次群的数码率是如何算出来的?
4. 什么叫PCM零次群?PCM一至四次群的接口码型分别是什么?
5. SDH帧结构分哪几个区域?各自的作用是什么?
6. 2PSK的缺点是什么?用什么方法加以解决?
四、画图题(每题5分，共15分)
1. 画出数字复接系统方框图。
2. 画出PCM30/32路帧同步系统工作流程图。
3. 设基带数字信号序列为1001101，载频与码元速率相同。“0”码用π相载波表示，“1”码用0相载波表示。试画出载波和2PSK信号的波形。
五、编码与计算题(共21分)
1. 试求模拟信号(5kHz～8kHz)的抽样频率fs、fs上限、fs下限。(7分)
2. PCM30/32路系统中，设m=3，n=2，求前、后保护时间分别为多少?(4分)
3. 某逐次渐近型编码器(即A律13折线编码器)，l=8，过载电压U=4096mV，一个样值为us=362mV，试将其编成相应的码字，并求其编码电平与解码电平。(10分)
★ 会计学原理试题
★ 管理学原理试题
★ 管理决策模拟试题
★ 成人高考模拟试题
★ 管理决策模拟试题
★ 中考英语课堂模拟试题
★ 高中语文模拟试题及答案
★ 科目一模拟试题
★ 高考模拟试题9
篇3：2ASK数字频带传输系统设计
在现代数字通信系统中,频带传输系统的应用最为突出。将原始的数字基带信号,经过频谱搬移,变换为适合在频带上传输的频带信号,传输这个信号的系统就称为频带传输系统。在频带传输系统中,根据数字信号对载波不同参数的控制,形成不同的频带调制方法。幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的,其最简单的形式是,载波数字形式的调制信号在控制下通断,此时又可称作开关键控法(OOK)。本设计中选择正弦波作为载波,用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制,载波在数字信号1或0的控制下通或断,在信号为1的状态载波接通,此时传输信道上有载波出现;在信号为0的状态下,载波被关断,此时传输信道上无载波传送,调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍,此调制称为二进制振幅键控信号(2ASK,Binary Amplitude Shift Keying)[1]。
1 2ASK信号的算法
1.1 时域
其中调制信号:
式中an=1或0,g(t)为脉冲形状,Ts为码元间隔,载波c(t)=cosωct。当s(t)为矩形脉冲情况下,2ASK调制被称为开关键控OOK(on-off-key Control),OOK信号用载波的通断(有无)来表示基带"1"码或"0",如图1所示。
1.2 频域
设S(t)频谱为,频谱为:
这说明,2ASK信号的频谱是将数字基带频谱中心搬移到载频处,带宽为基带带宽的两倍;又由可知,基带信号是由若干基本脉冲组成的,因而基带信号的带宽完全由基本脉冲带宽决定。2ASK信号的带宽取决于基带基本脉冲的带宽,是基本脉冲带宽的两倍。设矩形脉冲:
对其傅里叶变换得f(t)频谱为:
由傅氏变换位移性质:
功率谱:
由式(7)单个基本脉冲的功率谱如图2所示,其中码率RS=1/TS。
由图2可见,
是一个振荡衰减函数,主峰值
其各个零点满足:sin(ωTS/2)=0⇒ωTS/2=πi,i≠0⇒ω=2πiRS,i≠0第一旁瓣峰值比主峰值约衰减14分贝。因此,通常将第一零点作为其有效带宽,换算成频率单位的第一零点带宽(有效带宽)为:2πRs/2π=Rs。因此,2ASK信号的有效带宽为2Rs,有效带宽为fc±Rs。
2 2ASK调制电路
调制的目的一是将信号频谱搬移到适合信道传输的区域,二是实现信道频分复用。尽管基带信号在第一零点带宽以外频谱成分已相当衰落,但在频分复用情况下,仍可能对另一路信号产生干扰,所以必需有相应的电路来抑制谐波。2ASK调制电路一般包括高频振荡电路、调制开关电路、滤波电路部分。在本设计中,振荡电路产生107MHz的正弦信号作为载波,经调制开关电路后连接一个带宽大于2Rs的带通型发送滤波器(声表表面滤波器107±2MHz),之后连接一个7阶的巴特沃斯低通滤波器,以限制进入信道的已调信号谐波频带。
2.1 石英晶体LC振荡电路设计
正弦波发生电路能产生正弦波输出,它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的,它是各类波形发生器和信号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器,通常由放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路等构成。
振荡器的频率稳定度是极重要的技术指标。因为此调制器的频率是否稳定,取决于系统中的主振器(激励源)的频率稳定度。频率不稳,就会影响通信的可靠性,引起较大的误差,因此本设计采用高稳定度的石英晶体。
石英晶体具有谐振电路的特性,如果外加电压的角频率ω等于石英机械振动的固有谐振角频率ωq时(它决定于石英晶体的几何尺寸与切型),石英晶体就发生谐振,即在外加电压振幅不变的情况下,弹性变形大大加强,因而电流也达到最大,同时它具有很好的单频性,即每块晶体只能提供一个稳定的振荡频率,不能直接用于波段振荡器,只适合单个频率的振荡发生器。
石英晶体必须呈电感性才能形成LC并联谐振回路,产生振荡。由于石英晶体的Q值很高,可达到几千以上,所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。具体电路设计如图4所示。
2.2 调制开关电路设计
图6为本设计中的调制电路,调制开关采用TTL逻辑器件74F00与非门中的其中一路,高频振荡信号由图4所示电路产生,经两级高频功率管3355放大后,由电容C206隔直后进入与非门的输入端(pin4),同时pin4被抬电位到:
如图7所示,此电位使与非门稳定在线性区域。
调制信号(数据脉冲)在输入门电路之前,加了一个471电容到地,再串了一个1 H电感,滤除了脉冲的一些高频分量,便于调制。但总的说来,调制信号边缘太陡,谐波分量太重,而且调制信号的脉宽也很窄(此设计中调制信号的最大频率为50kHz),不利于调制信号在网络中的传输。
当数据脉冲从pin5脚输入,数据脉冲为"0"时,不管载波信号怎样,输出总为高电平"1";数据脉冲为"1"时,输出为载波信号。而输出端接有隔直电容C207(2200p F),输出为高电平时,相当于直流,会被隔直电容阻隔,这样进入声表的就是图6上标识的波形所示。
本设计中经调制的信号中含有丰富的谐波频谱,所以有必要对其谐波滤波,以提高系统的稳定性,从而应用到声表面波带通滤波器。
2.3 声表面波滤波器
声表面波滤波器(SAW filter)是在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜,然后经光刻,在两端各形成一对叉指形电极组成。当在发射换能器上加上信号电压后,就在输人叉指电极间形成一个电场使压电材料发生机械振动(即超声波)以超声波的形式向左右两边传播,向边缘一侧的能量由吸声材料所吸收。
这种滤波器体积小、重量轻,中心频率可做得很高,相对带宽较宽,理想状态下具有矩形选频特性,但是实际的频响不可能做到矩形,声表在工作时,还存在一些假信号,影响它的特性,其中最主要的是三次渡越信号。它是一部分被接收换能器发射回来的声波又经发送换能器送到接收换能器而产生的,其时延为主信号的三倍,干扰主信号,使通带内的信号出现起伏。其实际的频率响应为图8所示,所以其后有必要级联低通滤波器。
2.4 巴特沃斯型LPF的设计
分离信号、抑制干扰是滤波器最广泛和最基本的应用,它使所需要频率的信号顺利传输,对不需要频率的干扰产生干扰。此设计中的调制信号频率为107MHz,带宽为±2MHz,因此低通滤波器的截止频率要设计在110MHz。
巴特沃斯型滤波器的衰减速度比其他类型滤波器缓慢,但十分平坦,没有幅度变化,各方面要求也较低,设计简单,性能方面又没有明显的缺点,对构成滤波器的元件Q值要求很低,从而电感可以用漆包线自制;而且此滤波器在本设计中的选择性不是很高,主要针对二次谐波(214MHz)、三次谐波(321MHz)等谐波分量的滤除,以免干扰其他信号,综合考虑系统要求,本设计采用7阶型巴特沃斯型LPF。
在设计巴特沃斯型LPF的情况下,就是以巴特沃斯型的归一化LPF设计数据为基准的滤波器,将它的截止频率和特征阻抗变换为待设计滤波器的相应值。其流程图10所示[4]。
根据理论计算以及网络分析仪上调试结果得出具体的滤波器参数如图11所示,电容采用封装为0603的瓷片电容,电感用漆包线手工绕制,其中Ф为2 mm,D为0.13mm。调制后的波形经滤波器后得到的信号波形如图12所示,中心频率为107MHz左右,2MHz带宽。
参考文献
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[2]市川裕一,青木胜[日].高频电路设计与制作[M].卓圣鹏,译.北京:科学出版社,2006.
[3]张肃文,陆兆熊.高频电子线路(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1993.
[4]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[5]成都电讯工程学院七系.LC滤波器和螺旋滤波器的设计[M].北京:人民邮电出版社,1978.
篇4：通信原理数字频带传输
关键词:任职教育;改革;实践;实践能力
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0155-02
《数字通信原理》课程作为通信类专业入门的核心课程,对培养士官建立通信系统的理论体系具有至关重要的作用。随着任职教育的全面展开,我们用了两年多的时间在20个教学班对《数字通信原理》课程的教学进行了改革与实践,提出了应用型通信人才专业基础课程教学的总体思想“一个中心,两个结合”,即以培养学员的任职能力为中心,坚持基本原理与现有常见通信设备紧密结合、基本理论与实践紧密结合。目的是强化学员的实践能力。我们对一些问题进行了初步探索,取得了一些成绩。具体实施过程如下:
1改革与创新
1.1教学内容的改革
紧跟当今通信新技术的发展,优化教学内容,[1]增强教学内容的先进性,删除了模拟通信系统的内容,增加了《军事训练与考核大纲》的内容,加强了纠错编码、信道内容的讲授,同时从实际的需要出发,突出数字通信的基本理论和基本概念,注重数字通信原理的实际应用,适应了士官的基础,反映了《军事训练与考核大纲》的新内容。
1.2创新教学方法
1.2.1实施“实例教学法”
我们借鉴“案例教学法”的教学模式,提出了“实例教学法”,其具体做法是,收集整理常见通信设备的原理、组成框图、技术性能等,建立相应的资料库,在讲解理论课程的各个原理时,以常见通信设备原理作为实例,将原理教学与通信设备紧密结合,提高了教学的针对性和实效性。
1.2.2创建“少、精、宽、新”的教学方法
注重讲重点、讲难点、讲思路、讲方法、讲应用、讲学科发展。用框图组织教学内容,使教学思路清晰,学员易于接受。根据课程特点采用行之有效的多媒体教学,激发学员的学习兴趣,增加课堂信息量。
1.2.3实施专题讨论的教学方法
设置综合型讨论题目,通过小组讨论和现场讨论课,让学员成为学习主体,创造条件让优秀学员有机会发表自己的学习体会和研究成果。调动学员的主观、能动性,使教与学融为一体,使学员成为课堂的主体。教员在授课中注重与学员交流,经常提出一些问题,引导学员的思路,还可以使台上、台下融为一体,课堂气氛活跃。
1.3教学手段的改革
1.3.1引入现代教育技术
在课堂教学中采用了先进的多媒体工具和SYSTEMVIEW[2]、FPGA设计等系统仿真软件,表现方式上体现了多元化的现代教育技术方法与手段,增加了教学信息量,对课堂内容和原理可以进行现场验证,大大提高了学员的认知能力和课堂效果。
1.3.2设置了良好的阶段测试手段
为了能够对学员的阶段学习有所了解,我们实行了每学期进行3次阶段测验的做法,制作了用于测试的试题库,编写了习题解答讲义,发挥了很好的作用。
1.3.3建立了完善的教学档案
为每一教学班建立一个课程的教学档案,记录学员每次考试、每次交作业、课堂回答问题发言、课后大作业及开卷考试的成绩,利用该档案在每次考试后对学员的学习状态进行分析,及时发现问题、解决问题。每学期期末利用该档案总结经验教训。
1.4考核方式的改革
为了加强对学员学习过程和应用能力的检查与评定,我们对考核形式采取多样化,运用闭卷、开卷、定期测验等形式,目的是重点培养学员的学习能力,激发学员的学习自主性,鼓励学员的个性发展以及培养其创新意识和创造能力,避免使学员处于被动学习状况和陷入考前突击的误区,由此克服了传统考试中题目的限时性、定向性、唯一性和单纯性的弊端,改变一次考试定结果的做法,很受学员欢迎。
1.5创新实验体系
构建了新型的实验体系——硬件实验平台和软件仿真相结合。
随着计算机技术的发展,系统仿真技术在电子工程领域的应用已越来越广泛,仿真软件SystemView的出现标志着仿真技术在通信领域的应用达到了一个新的水平。SystemView是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态系统分析工具,能满足从信号处理、滤波器设计,直到复杂的通信系统数学模型的建立等不同层次的设计、仿真需要。
数字通信实验箱和课程设计实验箱采用了先进的FPGA和CPLD器件,可进行系统编程,具有开放性,可进行验证性、自主性、开发性的实验。
SYSTEMVIEW仿真软件可配合实验箱,也可单独进行通信系统的模拟,主要用于大系统及通信新技术的仿真实验,这种硬件实验平台和软件相结合的实验体系,可使学员建立起完整的通信系统的概念,掌握通信工程软件的应用和硬件的开发方法,培养学员的动手能力、工程能力、综合能力和创新能力,以适应未来工作的需要。
在课程结束后,要求学员根据所学知识,结合专业特点自己制定方案、独立完成一项综合实验设计,使学员能基于SystemView、FPGA设计等工程应用软件实现创新设计与仿真,如2PSK、2FSK、HDB3、CMI编码等的设计。
2应用情况和实践效果
通过教学改革实践,对士官教育从单纯的知识教育转向任职教育,强化所学知识在常见设备中的应用。
学员普遍认为,学好《数字通信原理》课,对于进一步掌握通信专业知识起到了一个很好的铺垫作用,SystemView和FPGA软件的应用对他们能够顺利考上重点大学的研究生有很大帮助。《数字通信原理》的教学改革能较好的建立知识体系结构,为后续专业课学习奠定了良好的基础,使他们自己的思维创新、实际操作、综合运用能力得到了提升。
教员也具有了超前意识,讲授内容具有前瞻性、针对性和有效性。培养了学员的设备实践能力和创新能力,取得了较好的教学效果,教改项目获部级教学成果奖两项。
西安电子科技大学和西安科技大学的一些教授认为我院《数字通信原理》课程体系完整,特色鲜明,内容先进,教学形式多样,教学效果良好。
3结束语
经过3年的教改实践探索,这些好的做法在后续的一些课程如《现代通信原理》等的教学中已开始采用;同时也培养了一支结构合理的教学队伍,使教研室的工作、学习、学术、研讨气氛空前浓厚,成为学习型、研究型、创新型的教研室;对后续课程教学的改革奠定了良好的基础,真正实现向任职教育的全面转型。
Noncommissioned officer course “Digital Communications”
Teaching Reform and Practice
Zhang Weidong, Hou Bo, Liu Hongyan
Abstract:With the restructuring of professional education in full swing, we spent more than two years in 20 classes of “Digital Communications” course to reform and practice, exploring how to improve the working ability and practical ability of officers Some good practice for other related practice of teaching reform has laid a good foundation, so that non-commissioned officers of education realize the full transition to professional education.
篇5：通信原理数字频带传输
关键词：卫星数字通信技术；广播传输；运用
1卫星数字通信的概述
卫星数字通信是航天技术与电子技术相结合而产生的一种新型的通信方式，有着重要的作用。卫星数字通信通过中继站和终端站来实现通信目的的，具体来说卫星数字通信的中继站是人造卫星，终端站为地面站，可以有多个终端站，来实现两个或者多个终端站之间的通信，这种通信具有容量大、区域广的特点[1]。在卫星数字通信中应用的人造卫星叫做通信卫星，它与地球的自转的周期与方向同步，所以也叫做地球同步卫星，通信卫星始终固定在天空中某一位置上，方便地面与卫星的通信。卫星数字通信技术是我国广播电视节目传输中应用到的主要技术之一，随着数字技术的发展，它在广播电视传输中的优势更加鲜明。与微波数字通信传输相比其优势具体表现在：一是覆盖面广；二是投资成本低且建设快；三是传输信号的质量高；四是便于维护；五是运行成本低。与模拟卫星广播相比其优势具体表现为：一是可以节省卫星频率资源；二是，节省运行成本；三是节目信号质量高；四是数字信号处理与开发更加方便。
2卫星数字通信系统的基本原理
2.1卫星数字通信系统的组成。在广播传输中卫星数字通信系统主要由卫星上行发射站、测控站、星载转发器以及卫星接收站这四部分组成。广播数字卫星上设有C波段转发系统和Ku波段转发系统[2]，上行发射站的主要作用是发射C波段信号和Ku波段信号，并接收卫星下行转发的微波信号。具体机制为：上行发射站将广播控制中心发送来的各种信号进行处理与调制，将上频率与高功率进行放大后，将上行C波段信号和Ku波段信号通过定向天线发射给卫星。上行发射站接收卫星下行转发的微波信号的作用是对卫星转播节目的质量进行监测。星载转发器的作用是将地面上行站发送的上行C波段信号和Ku波段信号进行接收，并将接收的上行微波信号进行放大以及变频处理后，再进行放大，然后将经过一系列处理的信号发射给地面服务区。星载转发器相当于中继站一样发挥作用，它的优点是保障广播信号以最低的附加噪声和失真进行传送。
2.2卫星上行发射站系统。广播电视台的覆盖性广的特点，起到最重要作用的部分是卫星上行站系统，上行站的设备一旦发生故障就会导致整个广播电视信号的传输会全部中断，这就要求在上行站应用的设备安全性、稳定性、以及可靠性要非常高，并且要存有备份。广播卫星上行发射站可以将一路或者多路信号传送到卫星，卫星转发其在广播电视卫星中设有C波段信号转发系统和Ku波段信号转发系统，它的作用是将上行发射站传送的信号进行接受，另外也将下行信号转发给广播地面接收站。卫星上行发射站的主要由天线分系统、高功率放大设备、低噪音接收设备、上下变频器调制解调器、系统监控设备以及附属设备构成的。其中天线分系统中天线的作用是将发射功率转化为电磁波能量由上行站传送给卫星，同时也会将及微弱的有空间卫星发出的电磁波能量进行转化，转化成为同频信号来传送到接收机。在卫星上行站系统中低噪声接收设备是进行第一级放大的，高功率放大设备是进行第二级放大的；上下变频器的作用是搬移在射频与中频之间的频谱；调制解调器的作用是对信号进行调制，将广播控制中心发出的信号调制后传输到空间卫星，可以降低信号传输的噪音干扰的影响；系统监控设备的作用是对上行站的所有关键设备进行监控，来方便掌握每台设备的工作状态以及主要指标特性等。
篇6：通信原理数字频带传输
《数字通信原理》是高校通信类、电子类等专业的专业基础课，既是基础课向专业课的过渡，也是电子通信学科的入门课，在通信类、电子类专业中占有非常重要的地位。这门课的教学直接影响这些专业的教学质量和所培养人才的知识结构及综合能力。这门课综合了电路分析基础、电子电路、高频电路、数字电路等电类基础课以及高等数学、概率论等数学课程，具有相当大的难度和理论深度。不仅要求学生上述课程有较好的基础，而且还要求较强的数学功底和自学能力，如果强调数学推导和理论探讨，无疑将使学生产生畏难情绪，难以激发学生的学习兴趣和积极性；但如果完全不涉及理论分析，教学又无法达到高校的培养目标，即无法培养出既具备一定专业理论素养、又具有较强动手能力的技术应用型人才。
通过前段时间的教学实践及大学期间对该科的学习。我认为，《数字通信原理》课的教学，一方面要强调基本理论、方法的分析，重点培养学生的思考能力，另一方面必须加强实验教学和实训环节，重点是培养岗位技能。该课程的教学目标是使学生掌握典型数字通信系统的组成、工作原理、性能特点、基本分析方法和实验技能等，熟悉当前数字通信技术发展的现状和最新进展。核心是培养学生良好的通信知识和素养，为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。
考虑《数字通信原理》课的教学情况和课程地位，为了学生更好的学习，我们需要不断转变教学理念、更新教学内容、完善教学方法、改进教学手段，在《数字通信原理》课程的教学内容、教学模式和实践教学体系等方面进行了富有特色的改革实践。
以线带点，改革教学内容
在《数字通信原理》的传统教学模式中，往往介绍许多通信的数学模型和原理，由于理论抽象、概念繁多，知识点显得零散，那些数学基础、自学能力和自制力均较差的学生难以接受。我认为，应遵循“以线带点”的改革思路进行教学内容的改革。
（一）强化学习路线图，建立数字通信系统的整体观念
在教学中，应该强调数字通信系统整体观念的建立，即以数字通信系统的模型图作为学习的总路线图（如下图），以图中功能框图为“点”，有向线段为“线”。以路线图中的节点涉及的典型技术理论分析为重点，以信号的传输流程为主线，以线带点，使学生掌握通信系统的宏观分析思路和微观分析方法。
在教学初期，首先向学生介绍通信系统的基本概念，核心是让学生掌握通信的本质——将大量有用的信息高效率、无失真地进行传递，并在传递过程中抑制无用、有害的信息；其次，系统阐述数字通信模型如何体现通信的本质以及数字通信系统模型每个节点的知识点在各章的分配。
在教学过程中，根据信号的传递路径，教师应“顺藤摸瓜”，对每个节点进行功能分析，注重强调该节点在数字通信系统中的地位、层次以及关键性能和指标。随着教学的进行，不断强调或强化学习路线图，并标明学习进度在路线图上的体现，重点是强调前后节点之间的内在关系。
在教学后期，教师应不断阐述各节点存在的必要性以及相互间的逻辑关系，在技术实现的基础上进一步帮助学生建立数字通信系统的整体概念。例如，信源编码是保证通信有效性的技术手段，使用的关键技术是脉冲编码调制；信道编码是保障通信可靠性的技术手段，实现的关键技术涉及检错编码和纠错编码。信源编码和信道编码是互相补充的关系，但实现的方法是相互“矛盾”的，信源编码通过压缩消息冗余量实现，信道编码则通过增加消息冗余量实现，这是由通信过程中不同阶段的通信目标决定的。
（二）精选典型技术，强调基本模块的分析和知识运用
在宏观分析的基础上，以信号的传递流程为主线，逐步展开典型数字通信技术实现的具体分析。在教学活动中，对通信技术实现的讲解不应贪多求全，而要精选典型技术进行微观分析，关键是激发学生的学习兴趣和帮助学生建立数字通信技术的知识体系。具体方法是建立积木式教学模块，将全课程的数字通信技术实现分解为信源编码模块、信道编码模块、传输模块（基带传输与频带传输）、同步模块等四个核心模块。针对每个模块精心进行分析，挑选经典技术的实现进行分析，对经典技术坚持目的驱动的教学方式，核心是建立知识体系，充分认识和接受数字通信技术的概念，掌握基本模块的分析方法。
建立了各部分的知识模块后，必须精选相应模块的典型技术。例如，在频带传输分析中，选择ASK、FSK、PSK、DPSK等基本的数字调制技术作为必学内容，要求学生掌握这些典型数字调制技术的实现、解调、带宽分析、画图分析和抗噪声分析等内容。而将多进制调制技术和现代调制技术列入增强模块，仅进行简单的介绍，以知识扩展为目的，不做应会要求。
在对典型技术进行微观分析时，以注重比较研究、概念提炼，避免数学推导和理论复制，应以大量的图示进行理论知识的诠释，强调知识的运用。以数字调制方式的带宽分析为例，将授课重点放在各种调制方式的带宽图示比较上，不进行频域的数学演算；同样，在噪声分析中，不引入误差函数等概念，仅比较各种数字调制方式的抗噪声能力。关键是帮助学生理解带宽、抗噪声能力在实际应用中的意义和作用，理解当考虑带宽、抗噪声能力等因素时选择哪种调制方式才能满足实际需要。
强化互动，改革教学模式
在各种教学模式的争论中，主流的模式有两种，即以教师为中心的教学模式和以学生为中心的教学模式。前者的优点是有利于教师主导作用的发挥，重视情感因素在学习过程中的作用；其突出的缺点则是强调传递——接受式，在教学过程中把学生置于被动接受位置，学习者的主动性难以发挥，不利于激发高职学生的学习积极性。后者的突出优点是有利于激发学生的学习积极性；其缺点是忽视教师主导作用的发挥，不利于系统知识的传授，不重视情感因素在学习过程中的作用。多数大学生的特点一方面是基础知识较差，厌学情绪严重，另一方面是学习的主动性、思考问题的积极性都较差。若采用传统的以教师为中心的教学模式，显然无法实现教学目的。但是，如果完全采用以学生为中心的教学模式，也必然导致教学的失败。因此，必须进行教学模式的改革与探讨。
在高校的教学实践中，我认为应该基于现代网络教学平台，将两种教学模式结合起来，取长补短。一方面，针对学生自学能力差的特点，充分利用教师的指导作用，以教师的专业素养和个人品格强化学生的知识结构和学习态度；另一方面，充分利用网络教学的特点，基于世界上两大网络教学平台之一的Blackboard建立完整的虚拟教学课堂，提供课下网络教学资源，建立自主教学环境，加强教学互动，及时进行师生间的双向反馈，调动学生的学习积极性，培养他们自主学习的方法和独立思考的能力。
从目前的实践看，初期基本上还应以教师为中心的教学模式为主，随着教学的进展，逐步过渡到以学生为中心的教学模式。
突出技能培养，改革实践教学体系
《数字通信原理》是一门实践性很强的课程，对于高校学生来说，加强他们技能培养的途径是建立一套完善的课程实践教学体系。《数字通信原理》的特点是理论性强，知识点丰富，高度抽象，不建立感性的认识，学生很难巩固理论知识。因此，帮助学生建立通信系统的感性认识、培养他们分析和解决实际问题的能力、提高实际操作技能是实践教学体系的目标和出发点。
（一）因材施教，分层次组织实验教学
在实践教学活动中，应建立验证性实验、仿真设计实验和创新性实验层层递进的实践教学体系，针对不同的学生分层次组织实践教学。
验证性实验是指在现有实验平台上对相关理论的正确性进行验证，目的是巩固和加深学生对相关理论知识的理解；仿真设计实验是在验证性实验的基础上，在相关通信技术原理的指导下，以通信系统仿真软件（如System View等）为平台进行通信系统的设计和验证；创新性实验则是组织掌握程度较好、学有余力的学生进行相关项目的开发，项目可以是创新的，也可以是现有的，一般与各类电子竞赛相联系。尤其是System View通过模块搭建进行通信系统的设计，与积木式模块教学方法呼应，不需要学生进行复杂的编码即可实现实际通信系统的仿真实验，并能将结果下载到FPGA芯片中得到实际的产品，对于激发学生的学习兴趣、培养学生的实际动手能力、加强学生的专业思想具有重大意义。
（二）改革实验形式，建立基于项目的实验方式
传统的实验组织形式是安排学生分组，往往全组学生依赖某个能力强的学生，学生中蒙混过关的情况严重。我们提出以项目组织实验，每个学生负责一个或两个具体的项目，做到“人人有项目”，组内其他学生进行辅助工作。
在项目选择上，要求完成数字通信系统模型中的基本“点”项目，同时鼓励学生积极参与综合性实验项目和各类各级竞赛项目，并在实验学分上进行倾斜。
在具体实验实施上，要求作为项目负责人的学生主动参与、进行人员分工，对实验项目的计划和实施全权负责，如安排实验内容讨论、选择实验方式等。鼓励能力强的学生同时选择多种实验平台。项目负责人要负责组织本组学生分析和评价实验结果，对本组学生实验情况进行评价。项目组学生在教师指导下，根据理论学习的进度自己设计实验，自己准备仪器完成实验，以达到培养和提高学生的组织能力、思维能力和创造能力的目的。
（三）改革考核方式，建立新的实验评价标准
《数字通信原理》课程的实验教学分为两个模块，即课内实验和期末集中实训（或课程设计）。传统教学中，课内实验的考核计入课程成绩，集中实训（或课程设计）作为单独的课程计分。我们认为这种实验考核的方式割裂了实验课程的内容，不利于实验课程的改革，应采取将课内实验和期末集中实训（或课程设计）统一为一门课程的考核方式。
具体的考核内容可覆盖实验表现、实验报告和成果、实验难度等方面，建立完整的《数字通信原理》实验考核评价体系，体现“强调过程，重视结果”的考核思想。“强调过程”体现在对实验表现的评价占据整个实验成绩的60%，引导学生重视岗位能力、团队精神、专业素养的培养；“重视结果”体现在对实验结果的分析、讨论上，而不在对错上，关键是分析出原因与对策。此外，如果学生在各级各类竞赛项目上获奖可以获得相应实验加分。