• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      無線通信系統(tǒng)電磁與微波技術(shù)教學(xué)的分層設(shè)計

      2012-04-29 03:39:06全紹輝
      現(xiàn)代教育技術(shù) 2012年12期
      關(guān)鍵詞:分層設(shè)計

      全紹輝

      【摘要】針對無線通信系統(tǒng)中的電磁與微波技術(shù),提出將教學(xué)和實驗實踐劃分為從內(nèi)到外五個層次,包括:電磁傳播層、電磁散射層、天線層、射頻電路層、系統(tǒng)級參數(shù)層。對這些分層所包含的電磁與微波技術(shù)的基本概念、理論、實驗實踐進行了總結(jié),給出了分層課程設(shè)計和內(nèi)容規(guī)劃。提出按年級進行分層培養(yǎng)的方案,并設(shè)計了包含基礎(chǔ)課程類、仿真實踐類、測量實踐類各欄目的微波學(xué)堂網(wǎng)(wbxt.buaa.edu.en)。

      【關(guān)鍵詞】無線通信系統(tǒng);電磁與微波技術(shù)教學(xué);分層設(shè)計;微波學(xué)堂

      【中圖分類號】G40-057【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【論文編號】1009-8097(2012)12-0115-04

      引言

      隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,其教學(xué)研究也越來越受到重視。電磁與微波技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分,無線通信行業(yè)的射頻工程師、微波工程師、天線工程師等崗位,通常都要依托工科“電磁場與微波技術(shù)”專業(yè)培養(yǎng)。

      “電磁場與微波技術(shù)”是一級學(xué)科“電子科學(xué)與技術(shù)”下的二級學(xué)科,也是電子信息類、通信工程類的一個重要專業(yè)和研究方向,“電磁場理論”和“微波技術(shù)”等課程是該專業(yè)的基礎(chǔ)課,也是無線通信從業(yè)人員的必修課。

      然而,在“電磁場理論”和“微波技術(shù)”等課程的實際教學(xué)中,卻經(jīng)常有學(xué)生困惑于這些課程和無線通信究竟有什么關(guān)系。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象,一方面是這些課程理論抽象,實驗實踐難度大,初學(xué)者不容易消化理解;另一方面,是這些課程的設(shè)計和安排通常自成體系,教學(xué)內(nèi)容與無線通信系統(tǒng)的聯(lián)系不夠直觀明顯。這使得一些初學(xué)者對課程不感興趣,影響其學(xué)習(xí)效果。

      為此,我們提出,可在一個完整的無線通信系統(tǒng)中,將涉及的電磁與微波技術(shù)從內(nèi)到外劃分為五個層次,分層進行教學(xué)和實驗實踐訓(xùn)練。這種安排可以使學(xué)生更清晰地了解自己所學(xué)課程的定位,提高學(xué)習(xí)興趣和主動性,為將來針對無線通信系統(tǒng)的課題研究和工作選擇做好準(zhǔn)備。

      一、無線通信系統(tǒng)分層

      圖1所示為通用無線通信系統(tǒng)基本構(gòu)成示意圖,主體部分通常包括:發(fā)射機、接收機、發(fā)射和接收天線等。其中發(fā)射機和接收機部分又可根據(jù)工作頻率的不同分為射頻單元和中頻單元。射頻單元和天線通過射頻傳輸線連接,射頻單元和中頻單元之間通過中頻電纜連接。發(fā)射天線輻射的無線信號在空間傳輸時,遇到障礙物可能產(chǎn)生散射。無線信號可以通過收發(fā)天線之間的視距(LineofSight,LOS)信道或者通過經(jīng)由障礙物散射的非視距(Non-LOS,NLOS)信道傳播。

      如圖2所示,可將圖1所示無線通信系統(tǒng)涉及的電磁與微波技術(shù)從內(nèi)到外分為五層。最里面為并列的電磁傳播層和電磁散射層,再往外依次為:天線層、射頻電路層、系統(tǒng)級參數(shù)層。這些分層涉及的電磁與微波技術(shù)各有側(cè)重,通過分層之后,可以開展有針對性的教學(xué)。

      二、分層課程設(shè)計和內(nèi)容規(guī)劃

      以北航電子信息工程學(xué)院所開設(shè)課程為例,表1給出與無線通信系統(tǒng)中電磁與微波技術(shù)分層相關(guān)的電磁與微波類的主要課程列表。在本科階段開設(shè)的必修課程一般有“電磁場理論”和“微波技術(shù)”兩門,其他為選修課。電磁與微波技術(shù)大部分課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)通常在碩士研究生階段進行。

      1、電磁傳播層

      如表1所示,關(guān)于電磁傳播層內(nèi)容的學(xué)習(xí)通常在本科階段的“電磁場理論”和研究生階段的“高等電磁理論”中進行。

      電磁傳播層所涉及的與無線通信相關(guān)的主要基本概念和理論一般包括:(1)平面波和均勻平面波:(2)媒質(zhì)中的波:(3)波的合成:行波、駐波、行駐波;(4)波的合成:線極化、圓極化、橢圓極化;(5)柱面波:(6)球面波;(7)遠(yuǎn)場條件和緊縮場。

      電磁傳播層可以考慮安排的實驗實踐為:(1)線極化波、圓極化波、橢圓極化波的產(chǎn)生;(2)線極化波、圓極化波、橢圓極化波的檢測。

      2、射頻電路層

      如表1所示,射頻電路層中的無源電路知識通常在本科階段的“微波技術(shù)”課和研究生階段的“微波工程基礎(chǔ)”課中學(xué)習(xí),而有源電路知識通常在本科或研究生的“微波電路與器件”、“微波電子線路”等課程中學(xué)習(xí)。

      射頻電路層所涉及的與無線通信有關(guān)的主要基本概念和理論一般包括:(1)傳輸線;(2)長線和短線;(3)集總參數(shù)和分布參數(shù);(4)長線的分布參數(shù)電路模型及解;(5)傳播常數(shù)和特性阻抗;(6)匹配和失配:(7)傳輸線工作狀態(tài)參量:(8)史密斯圓圖;(9)微波網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)參量;(10)網(wǎng)絡(luò)外特性參量;(11)同軸線、波導(dǎo)、微帶線;(12)傳輸線轉(zhuǎn)換接頭。

      射頻電路層可以考慮安排的實驗實踐為:(1)網(wǎng)絡(luò)分析儀的學(xué)習(xí)與使用,包括傳輸線基本概念和圓圖實驗:(2)用網(wǎng)絡(luò)分析儀進行典型二端口、三端口、四端口射頻元件的測試;(3)一些微波傳輸線和元件的仿真實驗。

      3、天線層

      如表1所示,天線層所涉及的基本內(nèi)容在本科階段的“電磁場理論”、“通信天線與饋電系統(tǒng)”等課中均有所涉及,更多內(nèi)容的學(xué)習(xí)則一般要到研究生階段的“天線理論與工程”課中進行。也有一些院校將天線課和“微波技術(shù)”課的內(nèi)容合并整合為“微波技術(shù)與天線”課進行教學(xué)。

      天線層需要了解和學(xué)習(xí)的主要基本概念和理論一般包括:(1)電流元、磁流元、惠更斯元;(2)輸入阻抗和駐波比;(3)極化和交叉極化;(4)方向性和增益;(5)增益方向圖;(6)軸比方向圖;(7)無線通信系統(tǒng)天線類型;(8)天線參數(shù)測量原理。

      天線層可以考慮安排的實驗實踐為:(1)天線的極化;(2)圓極化天線的原理和實現(xiàn);(3)天線駐波比測量;(4)天線方向圖測量:(5)一些典型類型天線的仿真。

      4、電磁散射層

      如表1,電磁散射層的內(nèi)容通常需要在研究生階段的“電磁散射理論及工程”、“幾何繞射理論”等課程中學(xué)習(xí)…]。

      電磁散射層需要掌握的主要基本概念和理論一般包括:(1)反射、衍射、干涉;(2)繞射;(3)雷達(dá)散射截面(RCS);(4)一維成像;(5)二維成像;(6)RCS測量原理。

      電磁散射層可以考慮安排的實驗實踐包括:(1)波的衍射和干涉;(2)一些典型目標(biāo)RCS測量實驗,如金屬球的諧振RCS測量和二維成像,典型低剖面低RCS飛行器模擬目標(biāo)測量等;(3)典型目標(biāo)的RCS仿真。

      5、系統(tǒng)級參數(shù)層

      如表1所示,在研究生“微波通信系統(tǒng)”課程中,會對無線通信系統(tǒng)電磁與微波技術(shù)的系統(tǒng)級參數(shù)層內(nèi)容有所涉及,還有一些內(nèi)容分布在其他課程及一些工程科研文獻(xiàn)中。

      系統(tǒng)級參數(shù)層需要掌握的主要基本概念和理論一般包括:(1)等效全向輻射功率(EIRP)和靈敏度;(2)弗西斯公式和雷達(dá)方程;(3)菲涅爾橢圓和菲涅爾區(qū):(4)視距通信;(5)非視距通信;(6)信道模擬和測量。

      對于實驗實踐,可考慮安排一些無線通信區(qū)的軟件模擬,具有下列功能:(1)無線通信發(fā)射單元模擬;(2)無線通信接收單元模擬;(3)收發(fā)單元處于任意姿態(tài)和位置時,水平、豎直、軸線方向的視距有效通信區(qū);(4)存在典型障礙物且收發(fā)單元處于任意姿態(tài)和位置時,水平、豎直、軸線方向的非視距有效通信區(qū);(5)單雙站雷達(dá)探測區(qū)模擬。

      如果具備條件,也可以安排一些信道測量的演示性或驗證性實驗。

      三、按年級分層培養(yǎng)方案設(shè)計

      對電子信息類、通信工程類專業(yè)的學(xué)生,盡管大多數(shù)電磁與微波類課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)需要到研究生階段進行,但對部分感興趣、有余力的本科生,仍可以在本科階段按照年級逐漸實行電磁與微波技術(shù)分層培養(yǎng)的方案,表2給出具體方案設(shè)計。按此方案,從大二開始,到大四結(jié)束,可以初步完成一個完整輪次的分層培養(yǎng)和訓(xùn)練。如果具備條件,在研究生階段還可進一步深入學(xué)習(xí)和實踐。四輔助教學(xué)網(wǎng)站設(shè)計

      分層培養(yǎng)是一個系統(tǒng)的工程。為擴展學(xué)生眼界,增強實驗實踐訓(xùn)練,促進各級同學(xué)之間交流、各門課程之間交流,我們設(shè)計了輔助教學(xué)網(wǎng)站:微波學(xué)堂網(wǎng)(wbxt.buaa.edu.cn)。

      考慮到無線通信系統(tǒng)分層的每一層的教學(xué)內(nèi)容都涉及基礎(chǔ)理論、仿真方法、測量方法等三大類,我們將微波學(xué)堂網(wǎng)的前幾個主要版塊分為三類:基礎(chǔ)課程類、仿真實踐類、測量實踐類。其名稱、定位、內(nèi)容簡介如表3所示。

      五、結(jié)論

      本文提出將無線通信系統(tǒng)中的電磁與微波技術(shù)劃分為電磁傳播層、電磁散射層、天線層、射頻電路層、系統(tǒng)級參數(shù)層,分層進行課程設(shè)計、內(nèi)容規(guī)劃和學(xué)習(xí)實踐,設(shè)計了按年級分層培養(yǎng)的方案,構(gòu)建了輔助教學(xué)的微波學(xué)堂網(wǎng)站。這種方法的特點和優(yōu)點是:

      (1)可以解決傳統(tǒng)教學(xué)中通信系統(tǒng)的電磁與微波技術(shù)定位不清晰的問題。通過設(shè)計完整、完備的電磁與微波技術(shù)的分層學(xué)習(xí)和實驗實踐方案,可以使電磁與微波類課程學(xué)習(xí)與無線通信系統(tǒng)及實際科研工程緊密結(jié)合,提高了學(xué)習(xí)的針對性和效率。

      (2)在分層學(xué)習(xí)和實驗實踐中,學(xué)習(xí)者既可掌握無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵電磁與微波技術(shù),又能充分了解系統(tǒng)整體構(gòu)成,從而為整個系統(tǒng)的設(shè)計和管理打下基礎(chǔ),這更有利于培養(yǎng)無線通信領(lǐng)域的復(fù)合型人才和領(lǐng)導(dǎo)人才。

      猜你喜歡
      分層設(shè)計
      方程的根與函數(shù)零點的教學(xué)分層設(shè)計與反思
      小學(xué)英語分層作業(yè)設(shè)計的實踐研究
      初中英語作業(yè)分層設(shè)計策略研究
      考試周刊(2016年70期)2016-09-20 14:44:59
      小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)分層設(shè)計與評價的探索
      考試周刊(2016年38期)2016-06-12 12:25:29
      導(dǎo)學(xué)案分層設(shè)計的探討與思考
      小學(xué)低年級語文課前預(yù)習(xí)作業(yè)分層設(shè)計研究
      淺談數(shù)學(xué)導(dǎo)學(xué)案分層設(shè)計
      中職語文作業(yè)分層設(shè)計探索
      我國失獨群體養(yǎng)老保險的分層設(shè)計研究
      分層設(shè)計活動,提高學(xué)生英語語篇閱讀能力
      博爱县| 皮山县| 绩溪县| 淮北市| 如皋市| 东乡| 宁陕县| 丽江市| 安化县| 乐平市| 宣化县| 松桃| 祁阳县| 塘沽区| 徐闻县| 永仁县| 土默特左旗| 秦安县| 新安县| 西贡区| 海盐县| 西和县| 屯门区| 沽源县| 常熟市| 光泽县| 盈江县| 会泽县| 阿坝县| 防城港市| 德令哈市| 牡丹江市| 卢氏县| 嘉禾县| 基隆市| 中卫市| 清流县| 安达市| 依安县| 石柱| 榆林市|