仿真实验教学体系的构建,这篇实验教学论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
实验教学论文参考文献：
“通信原理”是通信工程、信息工程、信息安全等信息类专业的专业课,涉及《模拟电路》、《数字电路》、《高频电子线路》等多门先修课程.在课程实验中构建仿真实验环节,通过不同的参数设置和方案模型,加深学生对本课程基本理论知识及基本概念的理解,建立起完整的通信系统的概念.是实现提高学生理论联系实际的能力,培养学生的工程应用能力、综合设计能力和实践创新能力等课程教学目标的重要载体.
一、传统课程实验的教学特点
通信原理课程实验主要是围绕现有的通信原理实验箱开设模块化的验证型或综合型实验,硬件线路已经固定.实验时,学员通常只是对实验箱进行简单的设置以及波形测试,动手动脑范围受到限制.同时,由于实验箱自身存在的不稳定性,实验时影响了预期结果.而在实验过程中又往往需要对模块的性能进行检测,以保证实验的顺利进行,这样繁琐的工作难免使得学员对理论知识的学习兴趣有所减少,阻碍了对学员创新性思维的训练.将软件设计仿真与硬件实现验证相结合,根据实验内容,循序渐进,从基础到综合,再到设计与创新,符合普遍认识规律和实验教学规律.
二、仿真实验教学手段的优势
各高校用于通信原理仿真实验的软件主要有两款：Systemview和Matlab/Simulink.这两款软件都可进行通信系统的仿真设计与分析,有助于学员构建系统的整体概念,可让学生对常用的模块自己编写文件,从具体模块的实现到整体系统的架构.将仿真软件应用在通信原理课程实验的教学中,充分利用了学校现有的教学环境,在现有的条件下为学员提供了更多的实验机会,而且增强了实验的多样性,扩大了实验范围.不但将通信原理课程中較难理解的内容,通过软件仿真形象生动的展现出来,使学员对知识的理解更加透彻,而且有效地提高了学员的学习兴趣,以及分析问题、解决实际问题的能力.
三、以Systemview为例的实验教学内容构建
1. Systemview简介
SystemView是美国ELANIX公司的一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化设计环境,是一个功能强大、用途多样的工具平台,提供开发各种系统的模拟和数字工具,包括数字信号处理、通信、控制以及构造通用数学模型.
2.仿真实验教学的基本步骤
2.1明确实验目的.
在进行系统设计之前,必须清楚、准确地提出仿真实验所要解决的问题,需要用到的基本模块,以及参数设置的主要指标.
2.2分析系统方案.
明确实验中的系统构成、模块之间的相互关系,系统的输入输出、边界条件以及系统的约束条件,并确定仿真所要达到的目标.
2.3构建仿真模型.
建模是系统仿真中最关键的一步,所建立的模型要尽可能准确地反映真实系统的特性,又不能过于复杂,以免降低模型效率.
2.4设置仿真参数.
利用功能元件库中的Token来代表某一处理过程,根据实验内容设置每一个Token参数,控制系统的起始时间、终止时间、采样频率等.
2.5分析仿真结果.
在完成系统搭建的基础上,根据系统的性能指标,调整各模块的仿真参数,在分析窗中观察信号的波形、功率谱、眼图等信息,进行分析对比,得到满意结果.
3.仿真实例与结果分析
采样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位.采样过程是模拟信号数字化的第一步,采样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标.下面以低通信号的采样与恢复为例,利用Systemview软件实现系统仿真,并给出仿真参数和实验结果.
3.1实验目的与系统方案
均匀采样定理指出：对一个带限在内的时间连续信号,如果以的时间间隔对其进行等间隔采样,则将被所得到的采样值完全确定.即抽样速率大于等于信号带宽的两倍就可保证不失真的恢复出原始信号.是采样间隔,也称为奈奎斯特间隔.本文对一幅度为1V,频率为50Hz的正弦波进行抽样与恢复,进而验证采样定理,观察不同抽样频率对恢复波形的影响.
如图3-1所示,是低通信号采样与恢复的原理图.其中的抽样电路通过设计乘法器来实现,抽样脉冲的频率应满足采样定理的要求,抽样信号再通过低通滤波器来恢复出原始的正弦信号.通过改变抽样脉冲的频率就可以观察到不同的响应波形.
3.2仿真模型与参数设置
仿真分析系统如图3-2所示,系统中各图符块的参数设置如下：
Token6： Source, Sinusoid, Amplitud等于1V, Frequency等于50Hz, Phase等于0
Token2： Pulse Train, Amplitud等于1V, Frequency等于80,100,200,400Hz,
Pulse Width等于0.000001sec, Offset等于0V, Phase等于0
Token9： Multipliers
Token10： Butterworth Filter, Low Cuttoff等于50V, No.of Poles等于3,
Filter input sample rate等于1000Hz
Token0、3、4、11： SystemView Sink
分别用不同的采样频率80、400Hz对连续信号进行抽样,再通过设置巴特沃兹滤波器来恢复原始信号.
3.3波形与结果分析
由实验结果可以观察到,当采样频率小于奈奎斯特频率时,在接收端恢复的信号失真比较大,这是因为产生了信号混迭；当采样频率大于或等于奈奎斯特频率时,恢复信号与原信号基本一致.理论上,理想的抽样频率为2倍的奈奎斯特带宽,但实际工程应用中,带限信号绝不会严格限带,且实际滤波器特性并不理想,通常抽样频率为5～7倍的以避免失真.
四、结束语
《通信原理》作为一门专业基础课程,其课程特点是理论性强,通过多种实验教学方法可以使学员更好地掌握通信的基础理论,并增强实际动手能力.本文从仿真实验教学内容的构建阐述了对“通信原理”课程实验课教学改革的一些研究和探索,突出强调软件仿真技术在信息化条件下对学员能力素质培养的重要性,提高学员的工程应用能力、创新能力和部队岗位任职能力.
（作者单位：火箭军工程大学）
结论：关于本文可作为相关专业实验教学论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文实验教学论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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