SystemView在高職通信原理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

毛瑞+路書芬+張慧麗+任曄

【摘要】分析了高職通信原理課程教學(xué)過程中存在的問題；對通信原理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀進行剖析。介紹SystemView軟件的特點。SystemView應(yīng)用舉例：用SystemView實現(xiàn)AM超外差收音機。

【關(guān)鍵詞】SystemView；教學(xué)實踐；AM超外差收音機

【中圖分類號】TP391.9；TN911-4 【文獻標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）13-0006-01

《通信原理》課程是高職電子信息類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程理論性強，內(nèi)容豐富，概念抽象，學(xué)生不易掌握。因此，如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握乏味的通信基礎(chǔ)理論與知識成了教學(xué)的關(guān)鍵。

一、課程現(xiàn)狀與存在的問題

《通信原理》課程理論性太強，原理復(fù)雜，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求非常高。該課程一般要在信號與系統(tǒng)、通信電子線路等專業(yè)基礎(chǔ)課程開設(shè)的前提下開課，而那些課程的理論性也相當(dāng)?shù)膹?。從先修課程開始，長期的理論學(xué)習(xí)和公式推導(dǎo)使得學(xué)生對這些理論性較強的課程產(chǎn)生了抵觸心理。如何使理論課程直觀化、簡單、易懂是我們研究的重點。

之前我校“通信原理”課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)采用的是模塊化通信原理實驗箱，應(yīng)用效果并不理想。這種硬件實驗箱存在以下不足：（1）使用時按照步驟簡單接幾根線就可以直接用示波器觀測系統(tǒng)中各接點的信號波形，操作過于簡單，難以培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。（2）分析工具僅有示波器，只能進行簡單的信號波形觀察，無法進行信號頻譜分析。（3）實驗項目固定，設(shè)備參數(shù)無法修改，造成很多實驗現(xiàn)象觀察不到；（4）實驗時間和地點固定，學(xué)生不能根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進度安排實驗時間?？梢?，單純采用通信原理實驗箱作為實驗課的授課手段已不符合目前的教學(xué)要求，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，必須改革實驗教學(xué)方案，加強理論聯(lián)系實踐。

鑒于上述特點，在實際教學(xué)中，我們嘗試打破理論教學(xué)與實踐教學(xué)相脫節(jié)的局面，將SystemView動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件應(yīng)用于《現(xiàn)代通訊技術(shù)》的教學(xué)中，在實驗室硬件資源有限的情況下，為學(xué)生提供一個通信系統(tǒng)開發(fā)、設(shè)計、模擬、調(diào)試和分析的平臺，原理講解、硬件驗證型實驗和軟件仿真型實驗相結(jié)合以幫助學(xué)生更好地理解和掌握通信系統(tǒng)知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，增加對學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)。

二、SystemView軟件在通信原理中的應(yīng)用

SystemView是美國ELANIX公司推出的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，它在信號分析與處理、通信和控制系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用。SystemView使用功能模塊去描述程序，不用寫代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)，訪問與調(diào)整參數(shù)，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。

雖然SystemView是用軟件仿真的方法實現(xiàn)系統(tǒng)，但是因其與硬件具有良好的對應(yīng)關(guān)系，所以對系統(tǒng)使用者認識和把握硬件系統(tǒng)具有很好的幫助作用。而且，制作一個真實的硬件系統(tǒng)所需的時間代價、元器件代價、儀器設(shè)備代價和實驗場地的代價還是很高的。SystemView在這方面充分體現(xiàn)了它的價值。

與傳統(tǒng)的硬件實驗相比，這種虛擬實驗靈活多變，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力、分析能力和創(chuàng)新能力。虛擬實驗不受硬件設(shè)備的限制，不存在實驗設(shè)備損壞的問題，實驗項目能及時根據(jù)教學(xué)需要進行更新；不受實驗室的時間和空間限制，只要在計算機上安裝了SystemView軟件，學(xué)生就能在任何時間和地點完成虛擬實驗。

三、一個用SystemView設(shè)計的系統(tǒng)實例

超外差接收技術(shù)廣泛用于無線通信系統(tǒng)中。下圖是我們用SystemView開發(fā)的AM超外差收音機仿真程序。

本例主要用于分析超外差A(yù)M收音機的工作原理及信號解調(diào)過程。左邊對應(yīng)的是三個AM信號發(fā)生器，用來模擬三個電臺。調(diào)制信號采用了掃頻信號，分別采用了不同的掃頻帶寬和不同的調(diào)制度。中頻濾波器采用一個5個極點、3dB帶寬為10KHz的切比契夫濾波器。其中在40KHz頻率的信號具有最大的調(diào)制度（設(shè)置為1），信息帶寬的中心信號是所希望接收的信號。在該圖中除了差頻項的10、20、30KHz成分外，還能看到在90-100KHz位置上有混頻輸出的和頻項，而110和100KHz的鏡像頻譜成分在窗口已經(jīng)觀察不到了，這是因為系統(tǒng)的采樣率為200KHz。輸出的差頻項頻譜信號通過一個5極點切比契夫帶通濾波器后，其中所希望的20KHz載波信號比10KHz和30KHz的信號大了約15dB，所以通過一個簡單的二極管包絡(luò)檢波器就可以將原調(diào)制信號解調(diào)。

四、結(jié)束語

我們在理論教學(xué)中引入SystemView仿真系統(tǒng)已有幾年?，F(xiàn)在上課使用的教材《通信原理及SystemView仿真測試》，該教材中有大量SystemView仿真通信項目的實例，原理講解和軟件仿真型實驗相結(jié)合以幫助學(xué)生更好地理解和掌握通信系統(tǒng)知識。另外，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，我們將各種基本的通信系統(tǒng)用SystemView設(shè)計好，通過校園網(wǎng)絡(luò)提供給所有學(xué)習(xí)者，供學(xué)有余力的學(xué)生自主學(xué)習(xí)，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻

[1]尹力強，張海燕.通信原理及SystemView仿真測試[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

[2]陳軍.SystemView在通信原理課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實驗技術(shù)與管理，2015.1.

作者簡介：毛瑞（1979-）女工程碩士講師研究方向：電力電子技術(shù)，電力通信技術(shù)。endprint