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数字通信概念样例十一篇

时间:2023-06-29 09:33:13

序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇数字通信概念范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!

数字通信概念

篇1

一、课程内容的教学改革

作为通信工程专业承上启下的重要课程,本课程既不能与前期课程内容有过多重复,又需要为后续课程做好引导作用。因此,合理的课程内容安排,可以在较短学时内使学生从中受益最大。

1.教学内容的精简与更新

根据专业培养目标和培养规格的要求,按照整体优化的原则,认真研究本课程在专业培养过程中的地位和作用,并理顺前后课程之间的关系,搞好相关课程的重组和整合。为避免冲突和重复,处理好与相关课程内容间的衔接部分,如信源编码一章中的pcm部分在“通信原理”课程中已详细介绍,而图像编码部分与“数字图像处理”课程中内容有重复,故留作将来“数字图像处理”选修课中详细介绍,这里只做简单介绍。数字通信系统与各课程间的关系如图1所示。

为了适应通信技术的飞速发展,需要不断地对课程教学内容进行更新和调整,及时删除陈旧、落后的内容。例如对已经应用较少的参数编码部分不再详细介绍,而对目前常用的组合编码部分,作为重点进行介绍。

2.课程教学体系的完善

以往本课程教学主要是使学生了解数字通信系统的构成,建立数字通信系统的概念,掌握数字通信中的主要技术,如信源编码、时分复用、同步技术、抗干扰技术、多址技术等。[1,2]上述教学内容只是注重数字通信系统中基本功能模块的讲解,没有突出通信网络部分,这就使学生不易建立一个整体的通信网络概念。

而同步数字传输网(简称sdh)作为各种数字通信模块的具体应用系统,在电力系统等诸多行业得到广泛地应用。[3,4]但是很多院校把数字通信和sdh分成两门课程来讲,造成二者内容的部分重复和连贯性缺失,同时加重了学生的负担。因此,考虑到专业课程体系的整体安排,将已有的sdh课程内容与本课程进行整合,使二者有机结合,加强内容的前后连贯性,使学生更好地理解从单个模块到整个系统网络的过渡。

完善后的课程教学体系围绕数字通信系统模型,以数字通信技术为主线,重点介绍数字通信系统构成、基本工作原理、主要技术指标,建立数字通信系统的概念,掌握数字通信中的主要技术,具体内容包括数字通信的基本概念、信源数字化和编码、数字复接技术和传输技术、同步技术、纠错编码和sdh技术等,结合实际的sdh通信系统,并特别介绍了一些数字通信技术新的应用,既适应了当前通信领域发展的现状,又反映了这一领域的最新进展。各部分要求和学时安排如表1所示。

3.工程案例及行业特色体现

作为应用性很强的工程技术类课程,可以在课程原理教学中引入具体工程案例,以实例强化原理教学,达到学以致用的目的。如对于信源编码部分,可以结合移动通信gsm系统中常用的g.729编码器,进行实际应用案例介绍。对于数字传输技术部分,可以结合gsm系统中的mlse均衡器深入分析均衡的原理。对于同步数字系列的网络拓扑结构部分,可以结合电力系统中具体市局中变电站通信网络组成图进行详细阐述,也可以结合具体移动通信各基站间常用的联网拓扑进行分析。

作为电力特色高校,配合大电力学科建设,以及目前正在建设的智能电网,数字通信技术需要反映大电力特色,通过案例强调在电力系统应用的方法,为电网的智能化提供强大的支持,使最终在电网、电源和用户之间建立良好的统一网络平台,实现实时交互、分析与控制。

二、实践环节的教学改革

在课程之外单独开设实践环节,加深学生对理论知识的理解、提高学生的动手能力。具体措施是以“通信技术综合实验”课程为基础,配合毕业实习中对电力企业通信中心的参观,让学生对所学知识有更加直观、深刻的认识。

“通信技术综合实验”作为通信专业的一门重要的实践性课程,以一套完整电信运营网络微型化的通信系统综合实验平台为基础,即采用一台optix 155/622m和两台optix 155/622h传输设备,根据业务需求不同,可以进行不同的配置,从而组成网络。培养学生掌握通信网络基本原理,使学生掌握的知识与社会应用实现同步。通过该训练环节,可以极大地提高学生的通信网络方案规划,通信网络实验自我设计,通信网络产品自我选用,通信网络环境自我配置与调试等方面的综合能力,同时也能培养学生工程实践的思想意识,锻炼学生进入科研与工程实践的能力,系统地培养学生对通信工程网络的调试能力。

转贴于

具体要求是验证数字通信中的位同步、帧同步等和进行pcm整机测试,熟悉实验室sdh网络的配置环境,熟悉硬件环境中各网元的配置情况及各类型板卡的性能,熟悉相应的软件配置平台及各类配置命令的功能,掌握在sdh网络中网元的配置过程,掌握光纤单向通道保护环的工作原理及实现方法,掌握2m业务和以太网业务在链状网络、环状网络结构中的开通方法。

三、教学方式的改革

改革传统的教学方法,积极开展启发式、研讨式、案例式教学,调动学生学习的积极性和主动性,如采用案例式,可以将具体原理讲解与上述工程案例的分析相结合,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。

合理应用多媒体、网络教学等现代教育技术和教学手段,提高教学质量和教学效果。如加强网络教学平台建设,利用网上题库建设、作业,将教学日历和教学大纲、课件等放到校园网上,为学生提供更多资源以便充分理解、消化课上所学知识。

四、考核方式和评价的改革

建立综合性全程考试模式,深化考试改革以促进教学方法与手段改革,根据课程培养目标以闭卷考试为主,结合实验和课后习题、大作业等综合评定成绩。

课程命题以教学大纲为依据,反映教学内容的重点、难点和深度、广度,注重基本知识点的考核,既要注意大多数学生的实际水平,又要发挥优秀学生的创新能力。

完善试题库建设,5年内试题重复率不超过50%,通过试卷分析反馈教学效果。

五、教学实践及效果分析

篇2

数字通信原理课程是电子科学与技术、电子信息工程专业必修的主干专业基础课程,它的课程内容是在数字通信基本理论的基础上,着重研究数字通信传输体质和数字信号传输的技术问题。

对于高职类院校的相关专业学生来说,重点是要在这个课程中掌握数字通信系统的基本组成与基本概念,研究数字信号传输的基本理论,以培养实际技能。

当前我国开设数字通信原理课程教学的高职类院校比较多,对于这门课程的教学质量、教学效果的探讨也不少,我在实践教学的基础上谈谈对这门课程的一些教学研究。

一、数字通信原理教材的选择

数字通信类的教材有国外原版的经典教材,如Bernard Sklar的经典教材《数字通信(第5版)(英文版)》,这本教材在阐述数字通信基本问题的基础上,着重是对数字通信的新技术做了一系列分析,专业性强,理论分析透彻,比较适合通信专业的高年级本科生或研究生使用。但对于高职类院校的学生来说,由于学生学习层次的不同和培养目标的不同,就不适宜选用这样的教材。在实践教学中,我们使用的是国内的一些优秀教材,比如北京邮电大学毛京丽主编的《数字通信原理》等,这些国内优秀教材能够结合学生实际,既深入简出地介绍数字通信技术的基本概念与理论,又结合实用性探讨了数字通信的实用技术,浅显易懂,减少了一些不必要的数学推导与计算。

当然国内国外的优秀教材都很多,无论是选择哪种教材,都必须注意符合学生的能力层次,以及培养目标的要求。

二、考核方式灵活多变

这门课程的考核既要注意理论知识的掌握,又要注意实践技能的操作考核。

传统的总结式考试对于这门课来讲,有一锤子买卖的感觉,很可能会导致学生过于关注考试结果,死记硬背一些原理概念。这样的考试考核并不能实际促进学生对这门课程知识的掌握。为了淡化学生对于考试的紧张感,我们可以采取灵活多变的综合性考试,以期达到一定的效果。既要安排传统的笔试,又要安排动手操作的实验考核。在笔试命题部分,注意试题的难度与类型,要抓住课程的核心要领,根据教学大纲内容难易结合,题型注意多样性。实验考核,一部分是来自对学生平时实验的态度检查情况,包括学生实验考勤,实验报告完成的质量,另一部分可以采取对学生抽做实验的方式进行考核。

三、注重立体化课程建设

数字通信原理完整的课程体系既包括主讲教材的传授,又包括清晰明了的多媒体教学材料制成,还包括实验实训的指导和习题指导。

目前对于主讲教材的重视,大家都已经达成了共识。随着技术与经济的发展,数字通信的技术手段也是日新月异,我们可以通过安排一定的学时来了解。但是我们的实验实训指导和习题指导等还没有跟上来,在配套的课程建设方面,容易对学生的学习造成一定的障碍。

四、紧扣教学大纲,合理安排基础知识与实验知识的比例

针对高职学生的学习特点以及认知规律,教师在教学过程中,重点要讲授数字通信原理的基本理论与方法,同时随着技术的发展,也要不断扩展学生的阅读知识面,以符合时代的要求。在基础知识的讲授中,注意强调对数字通信系统所涉及的基本概念、公式、原理的掌握,打牢知识基础,有计划地安排一些理论作业练习,强调基础理论知识的扎实性。在基础知识的教学中,我们不必追求一些繁复冗余的数学推导,重点是强调公式的掌握与运用。

当然,由于这门课程的预修课比较多,如果单一的学习课程,效果未必能达到预想,因此我们建议在学习这门课程前,应当对信号与系统、工程数学、高频电子电路等课程预先学习,这样在知识体系上,才能达到一个比较好的架构,也能够对移动通信、卫星通信等后续课程打好基础。教师在备课的时候,要结合不同学生的要求,从学生的实际出发,多想办法,灵活讲授。

同时,为了提高专业技术能力的训练,数字通信原理课程必须安排相应有效的实验实训操作。

目前数字通信原理的基本实验是抽样定理实验、PAM实验、PCM实验。这些验证性实验是奠定数字通信基本理论的基础,是学生掌握数字通信基本原理的必要步骤,也是锻炼学生技能的入门之步。

随着实验条件的不断改革,以及技术的不断革新,一批集合多个实验与实训项目的通信原理实验箱在市场上出现了,根据教材与学生的需求,可以选择引进适合自身需求的实验器材。除基本的验证性实验,数字通信原理还可以开展综合的课程设计性实验。

由于受到课时的限制,在实验前,学生必须对数字通信原理的实验目的或相关知识进行预习,这样才能在有限的课时里,完成适量的实验内容与流程。

数字通信实验的数据比较多,由于设备的影响,以及操作的不当,学生在实验过程中所出现的状况也比较多,实验数据的记录与流程的记录就显得尤为重要,要鼓励学生在不同的实验数据里去寻找规律,在不同的实验现象里探究原因。数字通信原理的课程设计实验由于难度比较大,建议采取小组合作的方式,让学生完成。

五、提高学生学习兴趣,重视数字通信原理的课程设计

我在教学实践中,发现学生由于知识层次与能力水平的不同,对数字通信原理的学习热情和学习态度差异性比较大。

这门课程难度比较大,而且内容比较复杂,要想掌握课本知识,必须有端正的学习态度和积极的学习情绪。在实践教学中,我们一方面可以通过各种教学手段来提高学生的学习主动性,另外一方面可以进行一些课程设计活动。

高职类学生学习课程比较多,时间比较紧张,课程设计可以确定一些小设计、小综合性的题目。重点不是让学生做大的综合性设计,而是让学生在课程设计中能够达到复习巩固课本知识的目的,更是让学生能够拥有一些小的设计能力。

在课程设计中,让学生能够描述自己的设计目的与设计要求,能够使用准确到位的语言描述设计原理。对于数字通信原理这门课程来说,其课程设计还必须包括具体的设计程序,教师可以对学生进行程序上的指导,并且小组探讨设计结果。

一个完整的课程设计会使学生大大地提高学习的主动性,并能够在活动中取得益处,比如学习查阅资料,学习制作完整的课程设计报告,在活动中培养小组团队意识,提高对数字通信课程的探究性。

近些年来,对于数字通信原理的教学研究也很多,对于从事数字通信原理的高校教师也不断地提出了新的要求。我在实践教学的基础上对于数字通信原理课程的教学实际,以及存在的一些问题,提出了一些探讨,希望能为该课程的教学提供一些借鉴。

参考文献:

篇3

(2)需要较好的逻辑思维能力。通信理论较为抽象,学生很难把简单的建模框图与实际通信系统中的设备联系起来。

(3)需要良好的综合分析能力。“现代通信技术”课程中知识体系结构复杂,综合性强,学生不容易抓住重点、难点,难以理清头绪。

比如“数字基带传输系统”与“数字频带传输系统”和“数字信号复用系统”的知识点都有着紧密联系。但是,高职高专学生数学基础普遍较弱,自学能力不强,课程知识在短时间内难以理解和消化,学生在学习过程中有着较大的难度。所以,根据“现代通信技术”课程的分析以及高职高专学生特点,在授课过程中对课程教学内容的取舍、教学方法的设计以及实验内容的选择与设计都作出了相应的调整,同时增加了仿真技术。

1“现代通信技术”理论教学教育改革

(1)教学内容的选择

“现代通信技术”课程主要介绍的是通信系统的组成、工作原理、实现过程和分析方法,但是模拟通信系统中的调幅、调频和调相的调制和解调技术在“高频电子线路”课程中已讲过,因此“现代通信技术”课程在教学内容上以数字通信原理为主,同时还要兼顾现有的先进的数字通信系统,如移动3G系统、移动4G系统等。

(2)教学方法的设计

“现代通信技术”的传统教学方法都是逐一介绍通信系统中各个关键技术的数学模型和原理,由于理论抽象、知识点零散,使学生学习起来很难有系统的概念,更不易将简单的系统框图与实际通信系统联系起来。所以在教学方法上采用了“以线带点”的改革思路对教学内容进行设计,即以数字通信系统的模型图作为学习的总线路图,图中方框为“点”,有向线段为“线”,如图1所示。在授课时始终以通信系统的模型图为基础,以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综合分析方法。首先,讲解通信技术的实现过程不应求全求深,而是帮助学生建立数字通信技术的知识体系从而激发学生的学习兴趣,再系统阐述数字通信技术中信源编码模块、信道编码模块、传输模块(基带传输与频带传输)和同步模块等核心技术节点的说明以及每个节点在教材中的章节分配。其次,根据信号线的传输方向,对每个节点进行功能分析,例如,在调制器和解调器节点中应重点讲解数字调制技术2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的调制、解调、带宽分析、波形分析和抗噪声分析等内容,避免复杂的数学推导,要求学生掌握该节点基本理论、关键性能和指标以及分析方法。最后,教师应重点说明各节点存在的必要性以及前后节点之间的逻辑关系,让学生建立数字通信系统的整体概念,同时将简单的系统框图与实际通信系统联系数字通信系统模型图起来。

(3)引入SystemView仿真软件

SystemView仿真软件是用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真软件。“现代通信技术”的知识体系概念抽象,很多知识点单纯用口述很难直观的表达清楚,因此采用SystemView计算机仿真技术来进行系统分析和设计能够帮助学生更好理解知识点。在授课时将一些抽象难懂的知识点的仿真结果利用多媒体投影出来,使课堂教学更加形象化,让学生对知识点的理解更加清楚。比如在讲解AM调幅输出波形在改变调制指数的仿真波形时,如图2所示,教师通过调节参数来改变调制指数,学生能够很直观的观察到调制指数的改变对输出波形的影响。

2“现代通信技术”实验教学教育改革

目前实验教学中大多是对已知原理进行验证的实验,学生按照实验指导书上的实验步骤在实验箱上测试已预留好的测试点的数据、波形,然后根据实验结果写出实验报告。这种实验过程学生根本不考虑实验的基本原理和出现错误结果的原因,学生往往是动手多、动脑少,甚至在没弄懂电路原理的情况下进行测试并写出实验报告,因此有必要对实验教学内容和方法进行改革。首先,对实验指导书进行修改,其中弱化复杂的计算,只需将各个模块的功能详细说明,引导学生能自主地对所做的实验内容的原理进行分析,并抽象出系统的框图,再利用模块连接实现功能。其次,在实验中要求学生自行给定输入数据,比如HDB3的编译码,学生则自己随机给出编码的码型,并通过实验来验证输出的码型和自己在课堂所学的编码规律是否一致。同时,当学生实验过程出现问题时,教师应引导他们分析问题的原因并按照“从后往前”的方式查找故障点,而不是简单地给出问题的解决方法,通过这种方法实质的提高学生分析问题和解决问题的能力。最后,将软件仿真引入到实验教学当中并与硬件实验相结合。在做硬件实验之前要求学生应做好SystemView的仿真,然后将仿真结果在硬件实验实现,这种软件仿真和实验验证同步进行的方式使学生的实验兴趣和动手能力明显提高,让学生更加深入理解通信系统的工作原理,同时对理论学习也起到了辅助的作用。

篇4

中图分类号:TM45

在数字同步技术中,将数字信号波形向前移,并保持线性群延,这种前移是通过数字移相和相位均衡技术实现的。进行小范围的相位调整时,要依靠二次插值技术。在数字通信方面,提出了“分布式采样值控制块”的思想,来弥补电子式互感器标准互操作性比较弱的不足之处,并定制了分布式采样值控制块之间的通信协议。

1 电子式互感器

1.1 电子式互感器的概念。在电子式互感器的结构设计中,要通过采集器来实现模拟电信号的高精度采集任务,并将电信号下传。电子式互感器的两大核心是传感原理新型化和外部接口数字化。光学无源电子式互感器以光学器件作为传输介质来实现信号的采集和传输;它具有优良的信号传变性能。另一种非光学有源电子式互感器,也称罗氏有源电子式互感器,在它的整体结构中,高压侧的电子回路负责采集高精度的电信号,运用罗氏线圈等其他数据采集电路和传感器,将采集到的信号传输到低压地电位。这种传感技术相对来讲比较成熟,但是供电环境比较复杂。

电子式互感器的基本结构,见图1。

图1 电子式互感器的基本结构

1.2 电子式互感器的输出信号。电子式互感器的输出信号包括数字信号输出和模拟信号输出。其中数字信号输出中的电流测量值为2D41H,电流保护数值确定在01CFH,电压保持在2D41H;模拟信号输出电流互感器为150mV、225mV、4V。

1.3 电子式互感器的特点。电子式互感器满足了电力系统智能化和数字化的发展要求,测量精度非常高,且它的精度不受载荷变化的影响;有很好的绝缘性,因此,安全性比较高;不存在电流互感器开路或是电压互感器短路的风险,电子式互感器动态范围比较大;它不含铁芯,避免了铁磁谐振现象的发生;轻便、易携,有良好的暂态特性。

1.4 电子式互感器的配置原则。110KV及以上电压条件下,要综合考虑经济性和技术先进性,一般选用电子式互感器时,要全面把握其技术性和成本投入,可以选用电子式互感器或常规互感器;若电压在66KV及以下,用户外敞开配电装置保护测控集中布置的情况下,可以采用电子式传感器或者常规传感器,若果保护测控下放布置,选用常规传感器不较好。

2 数字通信技术和同步技术在电子式互感器中的应用

2.1 IED服务器模型。在电子式互感器的数字通信技术中,通过IEC61850-9-2LE标准配置思想搭建了IED服务器,在该服务器模型中,采集到的信号被绑定在两个采样值控制块上,即MSVCB01和MSVCB02,前者负责8路电流和电压的打包发送任务,后者将4路保护电流数据打包,并发送。两个采样值控制块还需要分析相关的信息状态。

2.2 分布式采样值控制块的可行性。IEC61850-9-2LE标准配置的采样值控制块包括采样值报文传输和采样值控制块读写,前者传输的报文直接到达以太网,要求具有很强的实时性;采样值控制块读写通过特定的通信服务映射,主要负责远程控制和在线监测,对实时性要求不是很高,但是具有很大的难度和复杂性。采样值报文传输和采样值控制块读写这两项服务的性质完全不同,就现阶段的单核心系统而言,要想实现两者同时进行是比较困难的。在实际通信中,MU服务器和客户端之间的联系通过MMS来实现连接。

2.3 分布式采样值控制块之间的通信协议的定制。分布式采样值控制块之间的通信协议包括FPGA和ARM通信协议,客户端要实现对SMV包发送的控制,就需要通过改变ARM中的对象的属性,通过建立通信联系,可以达到控制SMV包发送的目的。

ARM系统通过S-requests向FPGA系统发出请求,FPGA系统接受请求信息,然后经过调整和修改,把S-requests原语反馈给ARM系统。其中,ARM系统同时扮演着客户端和服务器的双重角色是分布式采样值控制块的核心部分。伴随着数字通信技术和数字同步技术的发展,电子式互感器中的各项信息数据的传输过程会得到进一步的完善,客户端与服务端之间的沟通和反馈质量也会不断得以提升。

3 结语

数字通信技术和数字同步技术在电子式互感器中的应用,使电子互感器的优势凸现出来,改良了常规互感器在绝缘、精度、谐振、饱和等方面的问题,也满足了电力系统智能化和数字化的发展要求。电子式互感器测量精度非常高,有很好的绝缘性,安全性比较高;不存在电流互感器开路或是电压互感器短路的风险,电子式互感器动态范围比较大;它不含铁芯,避免了铁磁谐振现象的发生;轻便、易携,有良好的暂态特性。在配置电子式互感器时,要综合考虑其技术的科学性、先进性以及经济性。对电子式互感器的研究要进一步深入,不断提高其稳定性和可靠性,将罗氏线圈型电子互感器的高压侧改装到低压侧,这是需要重点完善的技术,这样可以有效减短停电的检修时间。要进一步推广电子式互感器与断路器、变电器的集成组合应用,更好地实现客户端与服务端的连接。伴随着数字通信技术和数字同步技术的不断成熟和发展,电子式互感器厂家的产品质量也会逐步得到提升。

参考文献:

[1]罗彦,段雄英,邹积岩等.电子式互感器中数字同步和数字通信技术[J].电力系统自动化,2012,36(9):77-81,91.

[2]王化冰,翟子楠.组合式电子互感器的研究与设计[J].仪表技术与传感器,2007,(5):47-49.

[3]赵应兵,周水斌,马朝阳等.基于IEC61850-9-2的电子式互感器合并单元的研制[J].电力系统保护与控制,2010,38(6).

[4]吴崇昊,陆于平,侯.基于时域连续有限冲激响应滤波器的电子互感器采样数据站间同步算法[J].中国电机工程学报,2006,26(12):50-54.

篇5

1 电子式互感器

1.1 基本概念

在设计电子式互感器的结构时,对于高精度采集模拟电信号的任务,需要利用采集器来实现,使电信号得到传递。在电子式互感器当中,外部接口数字化、传感原理新型化等是其中的重要内容。在光学无源电子式互感器当中,传输和采集信号的传输介质使光学器件,其信号传变性能十分优良。此外,还有一种非光学有源电子式互感器,在此类电子式互感器当中,高精度信号是由高压侧电子回路进行采集,通过对罗氏线圈等传感器、数据采集电路等进行应用,向低压地电位传输采集的信号。

1.2 主要特点

在电力系统当中,随着数字化、智能化程度的不断提高,电子式互感器能够很好地满足实际应用需求,具有很高的测量精度,而且在不同的荷载状态下,也不会影响其测量精度。同时,电子式互感器的绝缘性良好,具有较高的安全性。[1]电压互感器短路或电流互感器开路的风险不存在,同时具有较大的电子式互感器动态范围。在电子式互感器中,没有铁芯存在,因而不会发生铁磁谐振,具有良好的暂态特性、易携带性、轻便性等特点。

1.3 输出信号

在电子式互感器当中,主要包括模拟信号、数字信号等输出信号的类型。测量的数字信号输出电流为2D41H的测量值,电压保持为2D41H、电流保护数值保持在01CFH,在模拟信号输出的电流互感器当中,数值为4伏、225毫伏、150毫伏。

1.4 配置原则

在110千伏及以上的电压环境中,综合考虑成本和技术方面的问题,可采用常规互感器、电子式互感器,如果对于66千伏以下的电压来说,用户外敞开配电装置保护测控集中布置的基础上,也可采用常规传感器、电子式传感器。[2]如果保护测控下放布置,则不应采用常规传感器。

2 数字同步技术的应用

在传统电磁式互感器当中,是连续输出模拟量,同时模拟量同步状况较为良好,而不同传感器的传变角差是其主要区别。而在实际应用中,传变角差数值都会很小,因此基本可以忽略。而在电子式传感器当中,除了模拟化传感头之外,还包括数字处理、模拟信号到数字信号的转换,所以在应用电子式传感器的过程中,必须对数据同步的问题加以解决。而在电子式互感器的同步方面,涉及了很多相关的内容。[3]在相同间隔当中,数据计算对于母线电压、线路电压、功率因数、电流、电压、无功功率、有功功率等同步都发挥着重要的作用。根据相关技术规范标准来开,在一个间隔当中,同一单元最多能够对12个测量量进行处理和输出,因此,应当保持这些测量量之间的良好同步。在变电站当中,一些设备需要对多个不同间隔的电流、电压数据进行应用,例如平行双线横联差动保护装置、集中式母线保护设备、集中式小电流接地选线设备等,在相关间隔中,应当确保同步的合并单元输出数据。对于输电线路,如果差动保护方式为数字式纵联电流,在线路各侧,也应保持同步的数据,也涉及了很多相关的变电站。在电网检测系统当中,需要对全系统同步相角测量进行提供,在全系统当中,也可能实现同步的数据采集。

3 数字通信技术的应用

在高压传感器当中,通常会输出较小的数值模拟量,在传输过程中,为了对损耗进行降低,在传输当中通常利用离散数字信号。而在光纤通信当中,还应当利用光信号对电子信号输入进行转变,在光纤当中进行传输,进而完成通信的过程。相比于模拟通信,数字通信具有更高的质量,在通信系统当中,其应用也更为广泛。数字通信中对电路信号进行调制的主要方式就是数据编码,对数字信号进行调制,使之形成光信号实现光纤传输,利用光电转换器在接收端对光信号进行接收,重新转化为数字信号,完成传输信号的任务。光源是数字光纤通信中的主要信号,因此,选择传输码,对于数字通信来说非常重要。很多码型都可以应用在光纤通信当中,例如伪双极性码、插入比特码、mBnB码等。在实际选择中,应当注重选择具有一定独立性的比特序列,可以检测的接收误码、误码的扩展性很小,为了提取信息方便,不能有长串的1或0出现,同时还应控制较少的码速率提升较低的码光功率代价。电子式互感器由于具有较短的传输距离,并且在能量供应中可能存在一定的问题,因此,难以有效地通过以上的编码方式加以实现。因此,利用数字传输的方式,采用数据编码、V/F-F/V、异步串行传输等方法,能够更好地确保测量精度。在光纤数字通信当中,应当先编码数字信号,然后通过光纤进行传输,在电子互感器当中,也可应用这种方法。根据电子式互感器的特点来看,在传输信号的过程中,可以采用双稳触发器、门电路触发器等。在开始每个数据的时候,对输出状态利用双稳触发器进行翻转,在中间时段的数据当中,如果数据为0,则保持不变的双稳触发器状态,如果数据为1,则其输出状态由双稳触发器再次进行翻转。在这种编码方式的实现当中,为了更好地发挥作用,应当确保初始状态为0的编码电路,并根据系统时钟频率的二分之一设定数据时钟频率。在低压侧当中,为了对原始数据进行更为准确的翻译,应当在低压侧恢复和处理相应的时钟和数据。在数字通信技术的应用当中,时钟信号的恢复发挥着至关重要的作用,对于电子互感器整个系统的传输质量、传输距离等,都会产生极大的影响和作用。在恢复时钟信号的步骤中,其目的是为了更好地判断接收到的数据信号,对稳定的数据信号进行恢复,从而将抖动和噪声除去,为后续的处理和传输提供便利,在这样的情况下,能够提供相应的特别信号,为系统的良好运行提供支持。

4 结语

在当前的社会当中,电力能源是一种非常重要的能源,因此电力系统的良好运行状态有着重要的意义。在电力系统运行状态的控制与检测当中,电子式互感器是一种十分常用的设备,对于电力系统网络的良好运行发挥着极大的作用。随着科技的发展,在电子式互感器当中,数字技术得到了更为良好的应用,而其中的数字同步技术、数字通信技术等,在实际应用当中也发挥出了更为良好的作用和效果。

参考文献:

[1] 杨新华,殷玉洋,韩永军.电子式互感器数字接口的研究与设计[J].工业仪表与自动化装置,2012(02):40-

43+47.

[2] 罗彦,段雄英,邹积岩,王宁,郑占锋.电子式互感器中数字同步和数字通信技术[J].电力系统自动化,2012

(09):77-81+91.

[3] 张明珠,李开成,李振兴,易杨.基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计[J].电力系统保护与控制,

2010(15):114-118.

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《数字通信与技术》是电信专业里一门实践性非常强的专业基础课程,它是培养学生观察能力、动手能力、思维能力的一个综合课程。在教学中占有重要的地位,但是当把《数字通信与技术》这门课程作为其他相关专业高年级学生的一门选修课程时,为了调动高年级学生的积极性,就应该把教学重点从一门基础课程,转移到一门普及型的科普课程,把调动学生学习的积极性为主要目的。

1 项目教学,专题讲授引起学生兴趣

作为安排在毕业班年级的一门选修课程,考虑到课时和毕业班学生本身的情况。课程的目标定位为是对数字通信和数字通信技术方面的基础知识有所了解,对现在社会上正流行的一些新技术新知识有所触及,建立一个初步的概念,是一个普及的过程。

作为毕业班的选修课程,主要是在学生进入社会之前的最后一个学年里,让学生选择自己感兴趣的一些其他专业或与自己专业相关的课程。由于时间原因,选修课程的课时相对较少。但是《数字通信与技术》这门课程涉及数学、电路、计算机、信息技术等多方面的知识,理论性、综合性、实践性强,因此想让学生在短的时间里获得更多的知识量,更应该安排好课程的内容。采用项目教学的方法,把分散的知识点归纳整好到一起,安排成专题,再结合身边实际的案例去讲授介绍,能够很好的调动学生学习的兴趣。

作为要进入社会的高职毕业班学生,在完成了专业课和专业基础课程之后,由于兴趣或者学分所致,需要选修一门课程的。更应该把学生的感受考虑到教学的环节中,如何迎合学生的心理,感兴趣的心理和抵触的心理。

项目教学内容:

2 动画教学,课堂讲授注重合理地利用多媒体课件

由于传统的ppt课件整体比较呆板,动态环节少,教学过程非常紧凑,教师难以根据课堂教学的实际情况及时调整教学程序和教学内容,不利于综合运用启发式、提问式、讨论式教学法,从而限制了教师的课堂发挥,影响了师生之间的交流,再有为了使学生看清多媒体内容往往教室光线暗,往往使学生昏昏欲睡,得不到学生的共鸣。对此很不适合处在毕业班的学生浮躁的心态,对此我认为:(1)采用项目教学,准备专题讲座教案,改进授课方式。课件采用flash动态演示课件,授课时课件的切换速度一般要快于板书,因此,课件的制作要紧扣教学大纲,课件内容要有严密的逻辑关系。利用多媒体强大的图形、图像处理功能,在课件中设计大量直观、动态的图形图像,通过对图形图像的讲解使学生深入、全面、形象地理解数字通信技术的相关理论。(2)不抛弃板书,结合黑板教学,提高教学效果。对一些重点、难点的教学内容,还是应结合一定的黑板教

转贴于

学。从实际教学中得出反馈,这些内容如果全部使用多媒体教学效果不一定好,学生往往走马观花,不能深刻理解实质内容,因此应在多媒体教学的同时结合黑板教学,使学生能够理解前因后果,从而提高教学效果。

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信息理论是通信系统的理论基石,在教学过程中,学生对其概念理解困难。利用MATLAB将信息理论仿真数字通信系统,学生容易接受理论知识。同时,仿真系统具有可视化功能[1],从中可直观地观察到信号在通信系统各部分中的运行结果,有利于深入理解通信系统。通过修改系统的相应参数,可以对该数字通信系统进行仿真研究,增加学生的学习兴趣。

1.数字通信系统一般模型

数字通信系统就是利用数字信号来传递信息的通信系统,包括:信源、信源编码器、信道编码器、信道、噪声源、信道译码器、信源译码器、信宿。通信的任务是快速、准确地传递信息,从消息的传输方面来说,通信的有效性和可靠性是通信系统最主要的性能指标[2]。

1.1信源编码与译码

信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率,即通常所说的数据压缩。码元速率将直接影响传输所占的带宽,而传输带宽又直接反映了通信的有效性。作用之二是当信息源给出的是模拟语音信号时,信源编码器将其转换成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。信源译码是信源编码的逆过程。

1.2信道编码与译码

数字信号在信道传输时,由于噪声、衰弱及人为干扰等,将会引起差错。为了减少差错,信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码,从解码过程中发现错误或纠正错误,从而提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信。

2.信息理论

本设计仿真模型采用数字通信系统,包括:信源、信源编码器、信道、噪声源、信道译码器、信源译码器、信宿。其中信息源可以发出7个不同的码字A,B,C,D,E,F,G,各码字概率分别为“0.20,0.19,0.18,017,0.15,0.10,0.01”,信源编码采用霍夫曼编码,信道采用二元对称信道,信源译码采用最小错误概率译码原则。

霍夫曼于1952年提出了一种构造紧致码的方法,它就是“霍夫曼编码法”。在霍夫曼编码方案中,其步骤为:

(1)将信源消息(符号)按概率大小顺序排列;

(2)从最小概率的两个消息开始编码,并给以一定的规则,如最小概率的下支路变为1或0,大概率的上支路变为0或1;

(3)将已编码的两个消息对应的概率合并,并重新按概率大小排序,重复步骤(2);

(4)重复步骤(3),直到合并概率得到了1为止;

(5)编码的码字按后出先编的方式,即从概率归一的树根逆行至对应消息。

下面具体说明构成方法,设原始数据序列概率为U,

U:(A B C D E F G)

0.20 0.19 0.18 0.17 0.15 0.10 0.01(大小顺序已经排列)

将概率最小的两个符号F与G分别指定为“1”与“0”,然后将它们的概率相加,和为S1,再与原来的A-E组合并重新排序为:

U1:(A B C D E S1)

0.20 0.19 0.18 0.17 0.15 0.11

对E与S1分别指定“1”与“0”后,再作概率相加得和为S2并重新排列,得到

U2:(S2 A B C D)

0.26 0.20 0.19 0.18 0.17

直到最后得到Ui=(0.61 0.39),分别以“1”和“0”为止。

则码字“A”经霍夫曼编码后结果为“01”,码字“B”经霍夫曼编码后结果为“00”,码字“C”经霍夫曼编码后结果为“111”,码字“D”经霍夫曼编码后结果为“110”,码字“E”经霍夫曼编码后结果为“101”,码字“F”经霍夫曼编码后结果为“1001”,码字“G”经霍夫曼编码后结果为“1000”;

选择译码规则的原则是使平均错误概率最小,本设计采用二元对称信道,如图2所示:

在信道接收端接收到符号0时,译码只把它译成0;接收到1时,把它译成1,则正确的概率为p=0.99,错误概率为p*=0.01。反之,如果规定在信道输出端接收到符号0时,译码器把它译成1;接收到1时,把它译成0,则错误概率为p*=0.99。本设计采用最小错误概率译码原则,在信道接收端接收到符号0时,译码只把它译成0;接收到1时,把它译成1。

3.MATLAB仿真系统

3.1仿真系统界面

本设计通信系统模型由信源、信源编码器、信道、噪声源、信道译码器、信源译码器、信宿几大部分组成。通过MATLAB面向对象[3][4]设计则仿真界面如图3:

3.2功能实现

运行通信系统仿真平台的应用程序M文件,对它进行反复调试,使界面及各控件符合系统预定的功能,即可以完成数字通信系统的各个模块的功能则系统设计成功。调试M文件完毕,在第一个输入文本框中输入信源符号“A,B,C,D,E,F,G”中的一个,其中各码字概率依次为“0.20,0.19,0.18,0.17,0.15,0.10,0.01”。输入“C”,经过信源编码(霍夫曼编码)后生成码字“111”,通过信道矩阵后产生多组码字,通过信源译码(最小概率译码译码原则)消去其他干扰码字,信源译码使用译码错误概率最小原则,得到结果“111”,最后再译出发送的码字送入信宿。各模块最终仿真结果如图4所示。

4.结语

本文介绍了利用MATLAB软件将信息理论在通信系统进行应用,并给出了通信仿真方法,结果表明MATLAB通信仿真工具在教学和科研中具有良好的应用前景,但是该系统还有很多地方有待进一步完善。

参考文献:

[1]王沫然.MATLAB与科学计算[M].北京:电子工业出版社,2003:157-230.

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中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)03-0139-02

1 概述

近年来,随着智能变电站技术的不断发展及相关产品不断完善,电子互感器逐步在智能变电站中得到应有。但由于不同厂家生产的采集器与合并单元间的数据编码与传输标准存在着差异性,不利于系统的维护与升级。因此,研究智能变电站中采集器与合并单元之间的通信规约,研制用于测试和验证不同厂家生产的电子互感器数字通信接口的标准性、一致性、兼容性的测试及检验装置便具有十分重要的意义和工程价值。

针对此研究课题,国内已开展的相关研究工作主要包括:四川大学的张丽杰等对电子互感器采集器与合并单元通信规约进行了研究,提出使用4B5B码代替曼彻斯特码、BCH码代替CRC校验码的新的数据传输接口方案,并对新方案进行仿真[1];湖南大学的高乐等对电子互感器接口通信模型设计进行了研究[2];华中科技大学的谢佳君在其硕士论文中对基于FPGA的电子互感器数字接口合并单元进行了研究,从硬件和软件两个方面对同步、数据处理以及数据输出功能的实现进行了分析[3];西南交通大学的常晓勇对基于IEC61850电子互感器数字接口硬件方案进行了研究[4];另外,宁夏电科院和上海远景公司对智能变电站合并单元时间性能测试问题开展了研究[5]。

本文首先对国内主流电子互感器厂家数字通信接口规范进行汇总分析,提出了满足智能电网运行的电子互感器数字信号技术规范。依据此规范进行了电子互感器数字通信接口测试装置的软硬件设计,实现电子互感器数字通信接口协议的报文接收与解析,及兼容性分析,本装置可以对工程应用中,电子互感器三种常见信号传输形式信号进行测试分析,对其中传递的电力数据进行分析、计算、记录,能够显示电力实时波形。以直观、易懂的方式将FT3报文展现出来,自动分析其编码格式,并能够显示其速率。

2 电子互感器数字通信接口分析

电子互感器的二次输出分为数字输出和模拟输出两种,模拟输出是为了利用变电站现存的模拟接口二次设备,是一种过渡性的措施,数字输出是智能变电站对电子互感器提出的要求。虽然早在1999年就出台了电子电压互感器(Electronic Voltage Transformer)数字通信接口标准IEC60044-7,但当时受各种因素的限制,在此标准中,没有提出数字输出的概念。2002年出台了电子电流互感器(Electronic Current Transformer)标准IEC60044-8,首次提出了电子互感器数字输出的概念,并对其输出特性做出明确规定。我国国家电力公司在十五规划中将电子互感器的国家标准校验系统研制工作立项,交给国家互感器质检中心承担,已于2004年完成。2004年3月,我国互感器标准委员会正式成立了电子互感器标准制定工作组,2004年5月召开了工作组第一次会议,开始实施IEC标准转化成我国国家标准的工作。此项工作于2007年年底完成,并出台了国家标准GB/T20840.7(电子电压互感器)和GB/T20840.8(电子电流互感器)。但是此标准是只针对电子互感器本身的技术要求,未对电子互感器和合并器之间的通讯接口规范做出定义。

从时间上来看,现阶段我国针对电子互感器的数字输出研究处速发展阶段,所以制定电子互感器统一的输出标准是非常必要。

3 电子互感器数字通信接口规范

根据IEC60044-8标准,在电子互感器数字接口设计中,物理层应采用Manchester编码方案,并通过基于光纤或铜缆的传输系统来实现物理连接。在实现时,针对物理层与数据链路层的特性,有两种具体的技术方案。一种是IEC60044-8中描述的通讯方式,使用内插法或同步脉冲法得到输出信号,并按照IEC60870-5-1(远动设备及系统传输帧格式)规定的FT3数据帧格式封装,实现数据传输。另一种采用IEC61850-9-1描述的以太网接入方式,使用同步脉冲得到时间连续的一次电流和电压及抽样信号,按照ISO/IEC8802.3协议规定的帧格式进行数据封装,实现数据传输。

3.1 物理层规范

合并单元到二次设备的连接可以是光纤或铜线,标准传输采用通用帧格式,速率为2.5Mbps,采用曼彻斯特编码,最高有效位先送。对于采用光纤连接的传输系统,兼容的接口是合并单元上的光纤连接器。根据传送距离的不同,可以选用塑料光纤或者玻璃光纤。如果采用光纤传输,必须注意光驱动器和光接收器的性能。

3.2 链路层规范

链路层采用IEC60870-5-1规定的FT3帧格式。这种帧的优点是数据完整性好,可用于告诉多支路同步数据链。链接服务类是S1:发送/无应答,这样数据传输是连续的和同期性的,无需二次单元的确认和应答。帧内容由启动字符、数据段和CRC校验码组成。这一方法在技术上易于实现,通讯协议易于标准化,对于不同的一次电气连接具有高度的灵活性。

3.3 应用层规范

为了与IEC61850-9-1兼容,应定义若干标志符。数据帧包括数据块数、块长等,一帧数据有2个状态字,每个状态字占用2个字节。若某些电压、电流量没有使用,则在状态字中相应的位上要置位,并且在该数据域的值须为0000H。若电子互感器故障,则相应的无效标志和维修请求标志要置位。

3.4 数据标定规范

测量用电子互感器数字输出额定标准值是十六进制的2D41H(十进制11585),保护用电子互感器数字输出额定标准值是十六进制的0ICFH(十进制463)。分成测量和保护两个标准值是因为保护用电子互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的40倍(0%偏移)或20倍(100%偏移)而不会过载,测量用电子互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的2倍而不会过载。

电子互感器数据采样频率额定标准值有下面几种:80fr-48fr-20fr,fr为额定频率。对于较高的准确级,需选用高的数据采样频率。如果被供给的系统所需数据率大于数据采样频率,则在二级设备内使用IEC60255-24中描述的稀抽样技术。数字输出的电子互感器还定义了额定延时,它指数据处理和传输所需的额定值。在计算互感器的相位误差时,应从相位差中减去额定延时引起的偏移量。由于采用等距采样,因此两个采样点之间的间隔Ts是常量,且等于数据采样频率的倒数。额定延时的标准值有:2Ts,3Ts。

3.5 数据传输时间同步规范

数据同步问题是指智能变电站二次设备需要的采样数据是在同一个时间点上采得的,即采样序列的时间同步以避免相位和幅值产生误差。解决同步问题有插值计算法和同步脉冲法。

插值计算是由二次设备完成,根据互感器提供的若干个时间点上的采样值,插值计算得到需要的时间点上的电压、电流值。同步脉冲法则是使用统一的同步脉冲信号,电子互感器在送出的采样值中打上时标,提供给二次设备。同步脉冲可以通过主时钟获得,例如GPS接收机。为保证GPS接收机的正常工作,通常需要一个开放的整流输出器与站电池连接。对于长距离和高精度要求的情形,应采用光输入。在没有电磁干扰的环境下,低电压输入也是一个低成本高效的方案。

提供给合并单元的同步时钟输入可以是电气连接的,也可以是光学连接的,而且必须遵循以下规范:

(1)触发时刻:低电平到高电平的上升沿触发。

(2)时钟频率:每秒钟发出一个同步脉冲,无论输入脉冲是否异常,合并单元都需要对同步脉冲做真实性核查。

当同步时钟采用光学输入时,应遵循以下规范:

(1)触发水平:光强幅值的50%。

(2)应使用同样的光纤连接器件和光纤。

(3)脉冲持续时间th>10μs。

(4)脉冲间隙tl>500ms。

当同步时钟采用低电压输入时,应遵循以下规范:

(1)电压等级:10V或24V。

(2)触发电平:5V。

(3)脉冲持续时间th>30ms。

(4)脉冲间隙tl>500ms。

(5)输入电流范围:1mA-20mA。

实际应用中可将两种方案结合起来,平时采用GPS脉冲对时,当GPS接收机失效的时候,由二次设备进行插值计算得到需要的时间点上的采样值。当传统设备数据不具有GPS时标的时候,也必须进行插值计算,以满足系统测量和控制的需要。

4 通信接口监视及分析装置设计

电子互感器协议接收与解析装置由前端采集与后台分析两部分组成:前端采集负责ECT、EVT的编码识别、解码、封包及协议转换功能;后台分析完成ECT、EVT编码的分析、显示及电力数据的分析。

电子互感器监视与分析装置硬件原理总体结构框图如图1所示:

前置采集部分采用1U、19英寸机箱结构,带有8路FT3串行采集光口、2路100M光以太网口,能够同时对8路互感器进行监视。

后台分析采用3U、19英寸机箱结构,内置高性能嵌入式CPU,能够满足高速数据的处理。

ECT/EVT与测试设备之间的数字量采用串行数据传输,采用异步方式,传输介质采用光纤传输。符合GB/T20840.8相关规定。支持符合GB/T18657.1的FT3的四种固定长度帧格式,具体如下:

(1)数字量传输帧格式-I(单相互感器)。

(2)数字量传输帧格式-II(三相电流互感器)。

(3)数字量传输帧格式-III(三相电压互感器)。

(4)数字量传输帧格式-IV(三相电流电压互感器)。

电子互感器与测试设备之间采用多模光纤,光纤接头采用ST,支持的传输速率为2.0Mbit/s或其整数倍。采样率为80点/周波,帧格式I、II、III的传输速率为2.0Mbit/s,帧格式IV的传输速率为4.0Mbit/s。采样率为256点/周波,帧格式I、II、III的传输速率为6.0Mbit/s,帧格式IV的传输速率为8.0Mbit/s。

前置接收装置采用TI公司高性能的32位DSP处理器,主频高达600MHz,处理性能可达4800MIPS;内置全双工的自适应以太网芯片;提供一个高性能FPGA芯片,强实时数据由FPGA编码实现,接收同步基准和采集器数据。使用6层电路板及表面贴装技术,提高了装置可靠性,可适用于需要数字量合并功能的场合,主要功能有:

(1)同步基准输入。装置接入两路同步基准,提高装置同步的可靠性。由同步基准产生PPS秒脉冲,PPS到来时DSP翻转重采样的采样序号。装置利用同步时钟(例如GPS系统的授时信号)作为数据采样的基准时钟源。

PPS采用光信号,在低到高的脉冲上升沿触发,合并单元应作合理性检查,验明输入脉冲是否有误。

(2)晶振误差补偿。晶振的精度受环境温度等因素影响,本装置采用先进的自适应晶振误差补偿技术,大大提高了输出数据的均匀性。

(3)重采样。装置所接的采集器发送报文时间要求有固定延时,采集器按固定延时发送报文,装置在接收到各采集器输入的报文后由重采样模块进行重采样,重采样采用二元拉格郎日算法,数据满足电力系统精度及实时性要求。

5 应用与结论

本文对国内主流电子互感器厂家数字通信接口规范进行汇总分析,提出了满足智能电网运行的电子互感器数字信号接口技术要求。依据此规范进行了电子互感器数字通信接口监视及分析装置的软硬件设计,实现电子互感器数字通信接口协议的报文接收与解析,及兼容性分析。

本装置已经在多个智能变电站工程中得到实际应用,实现了电子互感器三种常见信号传输信号的测试分析,能够直观方式显示FT3报文格式的电力实时波形,自动分析其编码格式,并能够显示其速率。本文将对电子互感器数字通信接口技术成熟和电子互感器的应用推广起到推动作用。

参考文献

[1]张丽杰,等.电子互感器采集器与合并单元通信新规约[J].计算机与数字工程,2012,7期40卷:41-43.

[2]高乐,等.与电子式互感器接口的合并单元通信模型设计[J].电力建设, 2007,12期28卷: 95-97.

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【中图分类号】TN915 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089 (2012)01-0009-01

通信技术正以前所未有的速度得以发展和应用,它与计算机技术相互融合和渗透形成现代通信技术,如卫星通信、微波通信、移动通信、光纤通信等都属于现代通信技术,它与我们息息相关,给我们的工作和生活带来了日新月异的变化。因此,《现代通信技术》课程不仅要在通信工程专业开设,同时还有必要在非通信工程专业开设。

1 现代通信技术课程的目标与内容

《现代通信技术》作为一门为非通信工程专业本科学生开设的课程,是通过知识的加工和优化,在原《现代通信系统》与《通信原理》等课程基础上整合而成,并向应用性方向拓展[1]。由于非通信工程专业的学生没有学习过《现代通信系统》和《通信原理》课程,所以课程目标是“轻理论,重应用”,使学生初步了解关于通信系统的基本概念、数字通信系统的组成;了解现代通信系统中的电信交换、卫星通信、微波通信、移动通信、光纤通信等通信系统的基本原理、组成框架和最新应用内容。

现代通信技术课程由通信网基础技术、电信交换、无线通信、移动通信和光传输网五大主要组成部分[2],详见图1。

图1 现代通信技术课程主要内容

通信网基础技术包括模拟通信和数字通信(强调数字通信系统)、数字通信系统设计的技术如信源编码技术、信道复用技术等、数字信号的基带传输、调制技术和差错控制技术等;电信交换包括常用的交换方式如电路交换和分组交换、数字程控交换、ISDN(综合业务数字网)和智能网;无线通信包括无线传播的基本特性、无线通信的关键技术、典型的无线通信微波通信系统、卫星通信系统的组成和应用;移动通信包括移动通信的关键技术、典型的移动通信系统GSM、CDMA和3G系统的原理、技术体制及应用发展;光传输网包括管传输系统的组成和原理、SDH光传输网技术、光波分复用技术等。

2 传统的现代通信技术教学方式的特点

传统的教学方法是以知识学科体系为中心,先讲述理论,在进行一些验证性的实验。《现代通信技术》课程的教学方式一致沿袭本科教育中学科体系的教学模式,从通信网基础技术到无线通信、移动通信等,都过于侧重理论,偏重知识的积累,内容丰富,公式与性质多,抽象难懂,这种教学方式的主要特点和弊端如下:

2.1 学生对学习感到枯燥,无法进行创新能力培养。对于现代通信技术课程来说,知识抽象、枯燥,特别是讲到通信原理等摸不着看不见的知识时,学生更是不知所云。很多学生仅仅是被动地在学习,没有主动参与的热情,体会不到学习的乐趣,更谈不上创新能力了。

2.2 教学过程中以原理知识为核心,而忽略了学生的数学功底和理论推导能力,使其缺乏学习的积极性;教学方法也是以传授知识为主,忽视了学生的能力培养和工程设计锻炼,导致知识与能力不协调。

2.3 理论和实际没有很好地联系起来,对知识的实际应用只作点缀,学生动手环节较少,更缺乏现场操作的经验,无法满足岗位需求。

3 现代通信技术课程的教学思路和教学模式

考虑到非通信工程专业的学生基本上没有学习过包括通信原理、信号与系统、随机过程等课程,在教学中必须从实际出发,因材施教,遵循深入浅出、易于理解的原则,力求简洁明了,突出科普性,激发学习兴趣[3]。采取“多挖坑少钻井”的方法,对现代通信技术课程中较深的知识进行必要的删减,比如通信网基础技术中的调制技术、语音编码,电信交换中的数字交换单元的工作原理、信令系统,无线信道特性分析、扩频技术等知识点,只能进行简单的讲解,使学生明白这些知识的基本概念。

3.1 教学内容模块化。

本课程对理论知识不要求过度深入,避免复杂的数学推导,建立模块化的教学模式,参考图1的课程内容,将现代通信技术作为一个整体任务,并按主要内容将这一任务分解成任务模块:通信网基础技术模块、电信交换模块、无线通信模块、移动通信模块和光传输模块,每个模块又分解为几个子模块。每个教学模块都以具体的项目案例引出教学内容,将枯燥的理论教学完全融入到一个个具体的任务中,抽象的知识就得到了具体的体现。这种教学方案不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以培养学生分析问题和解决问题的能力。

3.2 教学方法多样化。

课堂教学质量的好坏直接影响到教学效果。“满堂灌”的传统教学方法已经不适应现在以“学生为主体”的课堂,而采用类比引证等深入浅出的方法进行多维立体教学,则可事半功倍,大大提高教学质量。

3.2.1 多维立体教学。

随着多媒体技术的应用,课堂上老师大都使用PPT进行教学,不停地播放幻灯片,授课信息量大,内容多,但这种教学方法很容易忽视学生对内容的理解和接受程度。多维立体教学,就是灵活使用现代教学手段,使用“多媒体+网络+板书”的教学模式,采用多种方法展现抽象的知识点,在图、文、声、像等方面为学生提供直观感受,让他们在短时间内理解和接受大量的最新信息[4]。课堂上,可以充分利用多媒体放映PPT、图片、动画和视频等,课后学生可以登录教学网站下载学习资料,通过网络、论坛与老师进行互动交流。例如,在学习卫星通信时,可以插入卫星通信系统的图片,播放最新卫星通信的相关视频等,让学生直观地理解相关内容。

3.2.2 善于类比。

本课程设计很多的原理、概念,若只是将这些抽象的知识叙述出来则显得枯燥无味,学生不易理解,而将这些知识与现实生活中我们常接触的事物做类比则可以很好地理解[6]。例如,在讲解无线通信中电磁波按照传播方向的分类时可以将其与台球的运动做类比,如图2所示,这样将抽象的看不见摸不着的电磁波也可以很容易的知道它包括直射波、反射波、绕射波和散射波等。

图2 台球的运动

再如,在讲解移动通信中的切换技术时,切换包括软切换和硬切换,什么是切换?什么是软切换?什么是硬切换呢?同样也可以采取类比的方法。假设你在一个工作岗位呆久了,由于这样或那样的原因,想调整一下,但你不能终端工作,直接变成空闲状态,因为你很在乎工作所带来的收益,你不希望这个收益中断(切换的目的就是为了提供无中断的数据传输)。根据岗位变动时,交接工作地开展方式不同可以把岗位变动分为温柔换岗(类似于软切换)和强行换岗(类似于硬切换)。温柔换岗就是在和新的工作岗位进行联系时,旧岗位的工作也不已下载中断,而是进行相应的交接工作;强行换岗就是和旧岗位彻底中断,然后建立和新岗位的联系。根据类比引出软切换和硬切换的概念,学生就很容易理解了。

这种类比的方法不仅可以调节课堂气氛,还可以深入浅出地将抽象难懂的知识让学生在轻松地气氛中理解并掌握。

3.3 教学模式工程化。

近年来,以美国麻省理工学院为首的世界几十所大学展开了CDIO工程教育模式的改革。CDIO是Conceived(构思)、Design(设计)、Implement(实现)、Operate(运作),是“做中学”和“基于项目的教育和学习”的集中概括和抽象表达[5]。该教学模式下,学生是学习主体,教师是教学主导。对于现代通信技术课程,教师首先要明确讲授课程在专业知识结构中的地位和作用,引导学生主动学习。其次,教师要根据学生应掌握的知识和能力,在教学中适当穿插综合性实验,促使学生自己动手,带领学生对卫星地面接收站、通信站等机房进行观摩,使理论知识和实际应用联系起来,培养学生的实际操作能力。在工程化的教学模式理念的指导下,我们可以改变以往重理论轻实践、重视专业知识而忽视创新能力的教学方式,取得良好的教学效果。

参考文献

[1] 张进,刘亚峰. 高职《现代通信技术》工学结合课程开发探讨[N]. 职业教育研究,2011.1:94~96

[2] 严晓华. 现代通信技术基础(第二版)[M].清华大学出版社,2010:1~290

[3] 周友兵. 高职《数字通信技术与应用》课程建设的探索与时间[N]. 程度航空职业技术学院学报,2009,12(4)

篇10

关键词:

电子式互感器;数字同步;数字通信

在数字化变电站运行过程中,电子式互感器在电力测量和电力保护方面发挥着非常重要的作用。在实际应用过程中,数字同步技术和数字通信技术是非常重要的部分,直接影响着电子式互感器的性能。通过应用数字同步技术和数字通信技术,可以将已有的信息成果转化成准确性、可靠性更高的生产力投入电力系统中,可以显著降低电力系统运营成本,促进电力行业的持续化发展。

1电子式互感器介绍

1.1电子互感器的基本概念

在进行电子式互感器结构设计时,需要借助采集器来完成高精度采集模拟电信号的工作,这样才能确保电信号进行正常的传递,完成工作。在电子式互感器中,最为重要的内容是外部接口数字化和传感原理新型化。在光源无源电子传感器中,使用光学器件来进行信号的传输和采集,这样才能提高信号的传递功能。除此之外,还存在一种非光学有源电子式互感器,借助高压测电子回路来对高精度的电子信号进行采集,使用罗氏线圈等方式来对数据进行应用,并且传输信号给低压电位[1]。

1.2电子互感器的主要特点

随着社会的不断发展,科学技术也在快速的发展过程中。在电力系统中,数字化和智能化也在快速的普及,电子式互感器能够充分的满足实际的需求,并且其具备较高的精确度,设备在不同的运行状态下都可以进行很好的测量。与此同时,电子式互感器具有良好的绝缘性,操作起来也十分安全,并不会存在短路或者开路的现象。在电子式互感器中,不存在铁芯,所以不会出现铁磁谐振的现象,并且便于携带、轻便。

1.3电子互感器的配置原则

处于110千伏以上的电压环境中,需要对资金的投入量和技术问题进行全面的考虑,可以使用常规互感器和电子式互感器来进行配置;处于66千伏以下的电压环境中,以配置敞开配电装置为基础,再使用常规传感器和电子式传感器。

2电子式互感器的整体框架

如下图1所示为电子式互感器的整体框架图。其中,高压测信号采集器的功能是对电信号进行模拟,并且在高精准度下对信号进行采集和上传[2]。因此,将电子式互感器的采用机制下移至MU,省去了信号采集器向脉冲传递的操作,大大简化的信号传递系统。多个路线在信号采集结束之后,在MU处进行汇合打包,使用通信协议栈向以太网来进行采样测量值数据包的发送,这一操作过程也直接决定了MU的特点即功能:多任务性和时效性。但是,从另一方面进行分析,由于IEC61850标准的具备更强的灵活性和互操作性等特点,使得MU的时效性大大减弱,并且使得通信协议栈更加的复杂化。为了有效的解决上述问题,降低任务实现的难度,制定出最新的标准即,IEC61850-9-2LE。制定的该项新标准在数据采用控制方面进行了调整,选择特地通信服务反映到以太网的链路层,仅仅对协议集的测量值发送服务进行保留,从而大大降低了互操作性,对电子式互感器进行了简化。由于需要对采用测量值进行保护,则在PHY将原有的保护通道扩展为8个,采用点对点的方式来对其进行保护。

3数字同步技术的应用

对于电力系统来讲,由于不同设备在运作过程中产生的电压信号和电流信号不同,并且需要借助公共时钟脉冲处理之后才能进行同步。现有的技术下,使用最为广泛的公共时钟脉冲为:PPS码和B码。这两种类型的公共时钟脉冲主要运用在电压和电流信号的处理过程中[3]。其主要的优势是能够以秒为单位进行同步,确保电压和电流的频率按照每秒一次的状态进行工作。以此基础所形成的以太网PTP时间计算方式能够有效的从传递时间在时钟节点运行过程中所形成的PPT报文的计算方式来进行偏差数值的获取,这样才能够有效的对数值进行调整实现同步。在数据值输送过程中,MU在对所采集到的信息进行数字化处理的过程汇总,能够有效的借助信号干预能力来对信号进行延迟处理,从而有效的解决信号在A/D转换过程中出现的延迟现象。信号在延迟过程中,借助FIR滤波器群来对延迟之后的信号进行处理,并且与MU数字化处理之后的信号进行同步延迟,借助以太网控制器来对所转换的数据信息进行发送。从这一角度进行分析,在电力系统中各种类型的设备在电压和电流信号的产生、传送、处理过程中,最为关键的部分是高阶FIR滤波器装置。假设所有数据信息采集的周期为50us,一般性64阶结构FIR滤波器装置能够起到的延时时间为1.5ms。从这个方面来进行分析,只借助传统意义上的插值运算方法是无法对设备的电流、电压信号在信号采集、传送、处理过程中所产生的延迟问题技能型补偿。因此,需要采取有针对性的方式来对其进行处理,但是,需要注意以下几方面的问题:首先,借助数字移相器来对延时的信号进行处理并且在获得相位均衡的过程中,需要借助阻容网络和运算放大器来组成的结构对移相电路进行表示,电路示意图如下图1所示。由图1可以看出,模拟移相器连续传递的数值与电路示意图1中所显示的电阻值、电容值有着直接的关系。因此,在信号传递、采集和处理过程中引入拉普拉斯变换复变量参数,能够有效的对系统的连续信号进行获取,并且有效的模拟角频率和拉普拉斯变换复变量参数将其引入到移相器中从而进行函数传递。通过对相拼特性进行分析之后发现,图1所示的整个模拟移相器在进行数据处理过程中所显示的移相数值在0-180°范围内进行变化。对模拟移相器进行校正和调节之后,能够有效的获取出方差函数最小点的参数,最终能过获得数字同步处理所需要的数值。其次,使用插值重采样操作方式能够有效的实现电子互感器中数据信息的同步传递,这也是现阶段中使用最为普遍的一种方式。MU能够有效的兼容并且借助两种不同类型的格式码。此外,在FPGA支持下的数据同步处理模块中,能够有效的将时间间隔控制在1S内,并且对同步脉冲头进行均匀的处理,从而形成多个均匀的时间切片,每一个时间切片位置都有一个独立的采样脉冲信号与其相对应。因此来讲,以数据采集和传送过程中所获得的采用脉冲信号为基础,来对数据信息进行插值处理,能够有效的实现数据信息的同步。

4数字通信技术的应用

当传感器处于高压环境中时,一般会出现一些数值较小的模拟量。在数据信号进行传递的过程中,为了有效的降低对能源的损耗,一般采用离散数据信号来进行传递。但是,在光纤通信过程中,可以将光信号转变为电信号,降低了能耗的损耗,并且完成了信号传递工作。与模拟通信进行比较,数字通信具有较高的传递质量,这也是为什么在通信系统中使用广泛的重要原因之一。在数字通信中,采用数据编码的方式来对电路中的电信号进行调制,使其转变为光信号在光纤中进行传递。借助光电转化器来对光信号进行接收,然后再将光信号转换为数字信号,从而完成信号传输的工作。数字广信通信中最为主要的信号是光源。因此来讲,选择传输码就显得极其的重要。大多数码型都可以使用在光纤通信中。但是,在实际的选择过程中,需要重点选择一些具有独立性的比特序列,这样可以大大减少获取或者接收失误码的现象。为了更好的对信号进行信息的提取,不能出现长串的1或者0,并且还需要对码速率进行有效的控制,降低码光功率的消耗。由于电子式传感器存在一定的传输距离,有可能无法及时的供应能量,因此,无法使用上述的编码方式来实现数据信号的传递。因此,借助数字传输的方式,使用数据编码、异步串行传输的方式来进行数据信号的传递,能够有效的保证数据的真实性和精确度。在光纤数字通信过程中,需要采用编码工具来对数字信号进行编码,然后再将数字信号转变为光信号在光线中进行传输。在电子式互感器中,也可以使用数字编码、信号转变的方式来进行信号的传递。通过对电子式黄安琪的特点进行分析,在数据信号传递的过程中,可以使用门电路触发器和双温触发器等。在数据开始进行编码之前,需要借助双温触发器来对数据的输出状态进行翻转,如果数据显示为0,则双温触发器的状态保持不变;如果数据显示为1,则需要再次对双温触发器进行翻转。采用这种编码方式进行数据信号处理时,为了更好的发挥其功效,需要对状态为0的编码电路进行确定,并且根据系统时钟频率的二分之一来进行数据时钟频率的确定。在低电压测,为了更好的对原始的数据信号进行解码,需要在低电压测对数据和时钟进行恢复,这样才能更好的解码数据信号。在数据通信技术的使用过程中,时钟信号的重要性不容忽视,直接对影响到电子互感器系统中信号的传递质量等。在进行时钟信号恢复过程中,主要是为了获取更加真实有效的数据信号,因此,需要将信号中存在的抖动和噪音去除,以便于更好的进行后续的工作。在这种情况下,系统才能提供更加真实有效的信号,对稳定的数据信号进行恢复,为系统的正常运行提供强有力的支持。

5结论

综上所述,电力式互感器作为电力系统运行状态控制和检测时常用的一种设备,对电力系统网络运行的稳定性优比较大的影响。随着科学技术的不断发展,数字技术在电子互感器中得到了广泛的应用,提高了电子式互感器的质量。

参考文献:

[1]杨新华,殷玉洋,韩永军.电子式互感器数字接口的研究与设计[J].工业仪表与自动化装置,2012,02:40-43+47.

篇11

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)21-0051-03

信息社会,电子与通信技术的发展加快了人类社会的文明化进程。在电子与通信类专业的课程结构中,通信原理是极为重要的专业基础课程。该课程的教学任务在于讲授通信系统的基本概念和基本原理,教学目的在于让学生掌握通信系统的基本组成、理论原理、实现方法和系统性能,能够在后续课程的学习和工作中灵活应用,并激发他们对通信学科的学习兴趣和学习热情,使他们有足够的自信和能力来适应这一日新月异的领域。该课程内容涉及随机过程、复变函数与积分变换、信息论、信号与系统、数字信号处理等多方面的知识。

高等教育是人才培养的主渠道,而教师则是决定学校教育质量的关键。在20世纪80年代的西方教师专业化运动中,美国斯坦福大学的Shulman教授提出了“学科教学知识”(Pedagogical Content Knowledge,PCK,也有人译为教育学内容知识、教学学科知识、学科内容教学知识等)这一重要概念。舒尔曼认为,学科教学知识是学科知识和教育学知识的特殊混合体,是教师对学科知识独特的专业理解,为教师所特有,是“教师对如何帮助学生理解具体学科内容而做出的理解”。学科教学知识使教师学会思考和组织学科理论的疑难研究和创新,使之与学习者多样的兴趣与不同的能力相适应,从而组织教学。学科教学知识的提出,为教师的专业化发展提供了理论依据。学科教学知识是教师在教学中将特定的学科教学内容加工转化形成的、能为学生领悟的知识。学科教学知识的形成,需要教师首先对学科知识、教育理论、学生基础、知识应用等不断进行学习融合;其次对教学过程、教学效果反复归纳、总结,然后对教学经验不断丰富,最终对教学水平不断提高。因此,学科教学知识具有理论性、实践性和个体性。学科教学知识的形成揭示了教师教学能力提高发展的复杂过程,使对提高教师教学能力和教学水平的研究更为深入与科学。因此,快速形成学科教学知识能力并科学发展,对一名新世纪的教师来说具有重要的现实意义。

在此,我们以科学发展观为指导,按照“第一要义是发展,核心是以人为本,基本要求是全面协调可持续,根本方法是统筹兼顾”的要求,本着遵循教学规律、提高教学质量的原则,通过加强教师学科教学知识,对通信原理课程教学进行积极的探索。

一 以人为本,要树立以学生为主体的教育理念

以人为本,体现在课程教学中就是要以学生为主体,以使学生理解掌握课程内容为目的,以提高通信原理课程教学质量为基础,围绕学生成才组织教学活动,构建以“学生为主体,教师为主导”的新型教学模式。这就要求我们在教学过程中注重以下三点:

1.尊重学生的人格

教学过程是师生交往、积极互动、共同提高的过程,是教师教与学生学的和谐统一。因此,教师要尊重学生、爱护学生,形成“民主平等、尊师爱生、情感交融、协力合作”的新型师生关系。师生在人格上是平等的,在课堂活动中是民主的,在相处的氛围中是融洽的,这样有利于激发学生的学习兴趣和主动性,提高课堂教学效果。

2.珍惜学生的学习机会

学生来校学习机会难得,作为教师要认真备好每一堂课、讲好每一堂课,使每一堂课学生都能有所收获。这就要求广泛搜集课程资料,融会贯通地讲授内容,设计构思好讲授方法。教师在备课时,可以进行换位思考,即将自己扮演成学生的角色,感受学生的困惑,思考讲解的技巧,做到有的放矢,寻找到最佳的切入点和突破口,目的是使学生更好地理解知识要点,攻克知识难点,在最短的时间内收到最佳的教学效果。

3.调动学生的学习主动性

课堂教学是学校教育的主阵地、是学生掌握知识的主渠道,如何有效地提高课堂教学效果,是每位教师的职责和义务。因此,在教学过程中要采取合适的教学方法,激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。在通信原理的实际课程教学中,我们实施了启发式、讨论式、设计式、情境式、协同式等教学方法,尤其是备课时采用换位思考法做了充分的教学准备,极大地调动了学生的学习主动性和积极性,收到了良好的教学效果。

二 全面协调,统筹处理五个关系,搞好课程教学

在课程教学中,目前普遍存在的问题是知识的无限性与课时的有限性、科技发展的快速性与教学内容的相对滞后性之间的矛盾。通信原理课程教学同样如此,为此我们必须认真进行课程改革:(1)明确该课程在整个课程体系(即学生知识结构)中的地位和作用;(2)研究和处理该课程与其他相关课程之间的内容接口联系;(3)对现有的教学内容进行推陈出新,及时跟踪学术发展动态。在这样的统一思想下,必须注重协调处理好以下五个关系。

1.教学内容与授课学时数的关系

在课堂授课中,我们选用的是樊昌信教授主编的《通信原理》(第六版),这是国家十一五规划教材,也是众多院校通信专业研究生入学考试的指定参考教材,内容丰富翔实、理论体系完整、知识点覆盖面广。内容主要包括通信基础知识与模拟通信原理、数字和模拟信号的数字传输以及数字信号的最佳接收原理、数字通信中的编码和同步技术等三部分,推荐学时为90学时。而本校教学计划中规定为80学时,其中还有20学时的实验教学,理论讲授只有60学时。因此,根据前后课程的设置,跳过确知信号这一章。考虑到《通信原理》的很多章节中(尤其是信号检测)都会用到随机过程的知识,随机信号分析既是通信原理的分析方法,也是其技术基础,故进行了重点讲授。同时将信道编码放在后续课程“信息论与编码”中讲授,这样能在有限的学时内将课程的主要内容讲深、讲透,将知识点融会贯通。

2.核心内容与拓展知识的关系

通信原理课程自身特点显著——抽象概念多、数学推导多、逻辑性强,是后续多门课程的基础,教师在教学中必须紧紧抓住核心内容。段梅梅在《传道、授业、解惑在“通信原理”课程教学中的应用》一文中指出,“道”是通信原理的精髓,即通信中最基本的原理和核心观点;“业”是通信原理的基本研究方法、基本性能指标和知识体系;“惑”是学生理解上的难点和实践中遇到的问题。在授课过程中,教师可以按照传“道”、授“业”、解“惑”,将核心目标讲清、讲透,使学生理解掌握。如在数字调制中,2ASK、2FSK、2PSK是多进制调制和新型调制技术的基础,我们从数学原理、实现方法、解调方法、功率谱、带宽、抗噪声性能等逐一分析,相互比较,使学生不仅理解了三种调制原理调制方法,而且明确了相互关系和各自特点。同时,随着移动通信、卫星通信和计算机通信技术的发展和应用,新的数字载波调制技术不断涌现,因此对多进制调制和新的调制技术在课堂上进行了适当介绍,并指定相关参考书,由学生自学,教师辅导答疑。

3.传统教学方法与现代教学方法的关系

传统教学方法主要是指在课堂上教师讲、学生听、进行知识灌输的一种教学方法。该方法的教学过程和结果往往是教师满堂灌、学生被动学、学生兴趣低、教学效果差。而现代教学方法则强调实行启发式和讨论式教学,教师在课堂上注重思路明晰、突出重点;注重与学生互动、调动学生的学习积极性;注重引导学生自主学习。在通信原理教学中,我们试行了“基于问题式学习”(Problem Based on Learning,简称PBL)的教学方法,设置了“抓住一个主线——抗干扰,理解两个指标——有效性和可靠性,掌握三种调制——幅度调制、频率调制和相位调制,把握四个准则——香农公式、奈奎斯特第一准则、奈奎斯特第二准则和抽样定理”等核心问题,由学生根据课程内容查阅相关资料进行归纳总结,最终使学生能纵横联想、前后贯通,加深对课程内容的理解、掌握。

4.常规实验与虚拟实验的关系

实验教学是验证和加深课堂讲授知识、提高学生对抽象概念理解能力的一个重要教学环节。通信原理安排了20学时、共5个实验,包括三部分实验内容。第一部分以验证性实验为主,如普通双边带调幅与解调实验、2ASK、2FSK、2PSK(2DPSK)调制解调实验、脉冲幅度调制解调实验、脉冲编码调制解调实验等,重点是形象直观地演示调制解调的原理,使学生加深对知识的理解。这些实验在课堂讲授后立即进行,使理论课和实验课相得益彰。第二部分是综合性实验,如数字基带传输系统实验、模拟通信系统实验、数字和模拟通信终端实验等,重点是使学生了解通信系统中的若干变换与反变换,掌握系统的概念。第三部分是开放性实验,我们将剩余实验开放,学生可根据个人的兴趣爱好进行选做,也可自行拟定实验题目和实验内容。此外,考虑到通信原理内容丰富,可做多个验证型和综合设计性实验,但学时有限,只能重点选做。因此,在后续课程MATLAB语言及应用中,利用通信工具箱中的信源编码、纠错编码、信道、调制解调等库函数和模块开设了通信原理的计算机仿真实验,对其硬件实验进行了补充和完善。

5.现代教学手段与传统教学手段的关系

教学手段是完成教务任务、实现教学目的的重要途径。传统教学手段(主要是指黑板加粉笔)和现代教学手段(主要是指多媒体课件)各有利弊:前者清晰易懂,适用于讲授数学推导和理论性强的课程,学生能紧跟教师思路,边记笔记边理解;后者形象直观,信息量大,适用于介绍性多、公式推导少的课程。在授课过程中要根据不同课程的性质和特点,选用不同的教学手段,并注重两者的交叉使用。在通信原理教学中,我们根据不同章节内容选用了多种教学手段。如幅度调制、频率调制和相位调制,其理论性强、数学推导较多。教学手段以板书为主,辅以多媒体课件显示其调制波形,并利用Flas效果模拟,使枯燥的原理教学变得直观具体、生动形象;也使学生学有兴趣、理解全面、记忆深刻。而在讲授绪论时,介绍性内容偏多,则以多媒体课件为主。在讲授数字信号的最佳接收时,则全部采用板书进行。

三 可持续发展,加强课程学科教学知识的应用

讲授通信原理课程的教师应不断加强学科教学知识,并能熟练地运用于教学实践活动中。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际训练环节,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。核心是教授学生通信知识,培养学生良好的学识素养,为后续专业课程的学习打下坚实的基础。

1.学科知识传授方面,教学重点放在数字通信系统部分

“通信原理”课程内容包括通信的基本理论、模拟调制、数字传输、编码技术几大部分。由于现代通信的发展方向是数字通信,因此,教学重点应在数字通信系统部分。在课程的开始阶段,让学生准确把握数字通信系统的组成、各模块的功能,使学生能把课程的重点内容有机地联系起来。在学习具体知识点时,能明确它们在通信系统中所起的作用,收到“既见树木,又见森林”的效果。“通信原理”是一门理论和实践并重的课程,在理论教学方面,要让学生掌握通信系统的基本组成、基本原理和分析方法。为了提高教学效果,在课堂上可以采用设问思考和逆向思考提问等教学方法,引发学生思考,启迪学生思维,激起学生的求知欲。在教学过程中,注意观察学生的理解能力。在备课时,采用换位思考法,感受学生的困惑,考虑讲解的技巧,以最短的授课时间收到最佳的教学效果。同时,根据不同的教学内容,注意将学生自学知识和精讲重难点结合起来。在每章或小节结束时,注意及时进行课程总结,使学生巩固所学内容,便于进行后续学习。

2.介绍新技术、新知识,提高学生学习兴趣

“通信原理”是通信专业的基础课程,最新科技与成果很难及时写入教材,用什么教材讲什么内容的传统也使得学生对新科技、新成果知之较少。而通信的发展日新月异,新技术层出不穷,如何在有限的课时里让学生既能掌握通信基本理论,又尽量领悟更多通信方面的新理论和新技术是教学中需要解决的问题之一。我们在教学中必须以教材内容为主线,穿插讲授最新科技知识。如在讲解通信原理基本理论的同时,介绍移动通信的发展状况、移动通信中常用多址方式、3G技术等内容,既能提高学生的学习兴趣,开拓其视野,又能为他们将来从事新领域的研究指明方向。

3.通过多媒体和仿真辅助教学,加深对基本原理的理解

广泛采用多媒体教学,并在课件设计上注意体现知识的建构过程,重视知识要点的剖析,提高学生主体参与度;在课堂讲解上,注意及时提炼重点知识,避免让学生只看不思考,便于学生理解掌握原理,从而促成传统教学和多媒体教学优势互补;同时,利用仿真软件对通信系统进行仿真演示,提高学生的理解力,培养学生的系统观。

4.加强教学实践,巩固所学内容

“通信原理”是一门实验性很强的课程,为了帮助学生巩固所学内容、加深理解,笔者在教学中采用两种方法来提高教学效果。第一,利用现有的实验设备精心设计实验内容;第二,利用MATLAB仿真软件编写仿真程序,并课堂演示。如仿真实现多种解调方式的误码率曲线,可以让学生直观地了解它们之间的性能差异,体会“面对面”交流的乐趣。而编程基础较好的学生可以开发简单的数字通信系统,重点让学生练习使用信源编码信道及接收机的仿真实现等。这样,不仅能提高学生的编程能力,而且还加深他们对整个通信系统的理解。

四 结束语

“通信原理”是信息化技术的一个重要基础,随着信息化技术的发展和应用,必将发挥更加重要的作用。而这将引发从教学对象到教学内容的一系列变革。因此,我们必须与时俱进,以科学发展观为指导,牢固树立以学生为主体的教育理念,全面协调、统筹处理好五个关系,搞好课程教学;必须要加强课程学科教学知识的应用、因材施教、灵活配置、创新应用教学方法,上好每一堂课。只有这样,才能实现课程教学的可持续发展。

参考文献

[1]冯素.构建和谐校园的思考[J].教育,2007(15)

[2]段梅梅.传道、授业、解惑在“通信原理”课程教学中的应用[J].桂林电子科技大学学报,2007(4)

[3]张立毅.以科学发展观为指导培养高素质通信工程人才[J].科技情报开发与经济,2008(6)

[4]方家银、石靖.浅谈网络对继续教育的促进作用[J].继续教育,2012(4)

[5]顾明远.在没有压力下会学得更好[J].中国教育学刊,2005(4)