南邮通信原理真题答案

南邮通信原理真题答案（共3篇）

篇1：南邮通信原理真题答案

实验一、控制系统的时域分析 实验二、线性系统的根轨迹研究 实验三、系统的频率响应和稳定性研究 实验四、连续系统串联校正

课程名称：

自动控制原理

仿真实验一：控制系统的时域分析 一、实验目的：． 观察控制系统的时域响应； 2 ． 记录单位阶跃响应曲线； 3 ． 掌握时间响应分析的一般方法； 4 ． 初步了解控制系统的调节过程。

二、

实验步骤：． 开机进入 Matlab 运行界面。． Matlab 指令窗：“Command Window”，运行相关指令。依次完成实验内容。． 本次实验的相关 Matlab 函数（参考材 教材 P74：

：

控制系统模型描述）：

G=tf([num],[den])可输入一传递函数。

step(G,t)在时间范围 t 秒内，画出单位阶跃响应图。

impulse(G,t)在时间范围 t 秒内，画出单位脉冲响应图。

三、

实验结果 1.观察一阶系统1()1sTs 数 的时域响应：取不同的时间常数 T，分别观察该系统的脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应以及单位加速度响应。

脉冲响应：

T=1s

T=3S

阶跃响应:

T=1s

T=7s

斜坡响应:

T=1s

T=3s

单位加速度 响应:

T=1s

T=7s

2、、二阶系统的时域性能分析：观测 二阶系统22 2()2nn nss   的单位 阶跃响应。

（（1））

令 1n ，0, 0.5, 2  分别取，结合单位 阶跃 响应图，观察阻尼比对阶跃响应的影响。

阻尼比 =0 ：

>> G=tf([1],[1,0,1])

Transfer function:

1

-------

s^2 + 1

>> step(G,18)

阻尼比 =0.5 ：

>> G=tf([1],[1,1,1])

Transfer function:1

-----------

s^2 + s + 1

>> step(G,18)

阻尼比 =2 ：

>> G=tf([1],[1,2,1])

Transfer function:1

-------------

s^2 + 2 s + 1

>> step(G,18)

结论：

当阻尼比取 0 0 时，其振荡频率为 1 1，即为无阻尼振荡；当阻尼比大于 0 0 小于 1 1 时，二阶系统

为欠阻尼二阶系统，其单位阶跃响应为衰减振荡；当阻尼于 比大于 1 1 时，二阶系统为过阻尼二阶系统，其单位阶跃响应为是非振荡的。

（2 2）

令 0.5  ，1, 2, 5n 分别取

，结合单位阶跃响应图，观察自然频率对阶跃响应的影响。

自然频率 =1 ：

>> G=tf([1],[1,1,1])

Transfer function:1

-----------

s^2 + s + 1

>> step(G,18)

自然频率 =2 ：

>> G=tf([4],[1,2,4])

Trans fer function:2

-------------

s^2 + 2 s + 2

>> step(G,18)

自然频率 =5 ：

>> G=tf([25],[1,5,25])

Transfer function:5

-------------

s^2 + 5 s + 5

>> step(G,18)

结论：

自然频率越小，阻尼比越小，系统的阶跃响应幅值越大。

（（3））

调节自然频率与阻尼比，要求：

Tr<0.56s Tp<1.29s Ts<5.46 超调不大于 于 5 ％.记录下满足上述要求的自然频率与阻尼比。

G=tf([45],[1,10,45])G = 45

---------------

s^2 + 10 s + 45 Continuous-time transfer function.>> step(G,6)

自然频率=16.9538rad/sec 阻尼比=0.73578

实验二线性系统的根轨迹研究

2.1 实验目的（（1））

考察闭环系统根轨迹的一般形成规律。

（（2））

观察和理解引进零极点对闭环根轨迹的影响。

（（3））

观察、理解根轨迹与系统时域响应之间的联系。

（（4））

初步掌握利用产生根轨迹的基本指令和方法。

2.2 实验内容 根轨迹绘制的指令法、交互界面法；复平面极点分布和系统响应的关系。

已知单位负反馈系统的开环传递函数为2)^ 5 4()2()(2 s ss Ks G，实验要求：

（（1））

用 试用 MATLAB 的 的 rlocus 指令，绘制闭环系统根轨迹。（要求写出指令，并绘出图形。）

指令：

：G=tf([1 2],[1 8 26 40 25])

rlocus(G)

（（2））

用 利用 MATLAB 的 的 rlocfind 指令，确定根轨迹的分离点、根轨迹与虚轴的交点。（要求写出指令，并给出结果。）

指令：

：rlocfind(G)分离点：-2.0095 + 1.0186i

K=0.0017 与 虚轴的 交点：

：-0.0000 + 3.6025i

K=65.8411

（（3））

用 利用 MATLAB 的 的 rlocfind 指令, 求出系统临界稳定增益, 并用指令验证系统的稳定性。

系统 临 界稳定增益：

：65.8411 由于系统 无右半平面的开环极点，且 奈奎斯特曲线不 包围（（-1，j0）点。

系统稳定。

（（4））

用 利用 SISOTOOL 交互界面，获取和记录根轨迹分离点、根轨迹与虚轴的交点处的关键参数，并与前面所得的结果进行校对验证。（要）

求写出记录值，并给出说明。）

指令：

：SISOTOOL(G)

原值：

：K=0.00017

校正值：

：K=0.000169

原值：K=65.8411

校正值：K=71.8（（5））

在 在 SISOTOOL 界面上，打开闭环的阶跃响应界面，然后用鼠标使闭环极点（小红方块）从开环极点开始沿根轨迹不断移动，在观察三个闭环极点运动趋向的同时，注意观察系统阶跃响应的变化。根据观察，（A）写出响应中出现衰减振荡分量时的 的 K 的取值范围，（B）写出该响应曲线呈现“欠阻尼”振荡型时的 K。的取值范围。

（A A）

0< K<71.8

（B B）

0

实验三系统的频率响应和稳定性研究

3.1 实验目的(1)绘制并观察典型开环系统的 Nyquist 围线。

(2)绘制并观察典型开环系统的 Bode 图。

(3)运用 Nyquist 准则判断闭环系统的稳定性。

(4)初步掌握相关 MATLAB 指令的使用方法。

3.2 实验内容 一、（必做内容）使用 sisotool 交互界面研究典型开环系统的频率特性曲线，并进行闭环系统稳定性讨论。

以下各小题的要求：

（A)根据所给开环传递函数的结构形式，绘制相应的幅相频率曲线和对数幅相频率曲线。

(B)显示出曲线对应的开环传递函数具体表达式。

(C)假如 MATLAB 指令绘制的幅相频率曲线不封闭，或用文字说明所缺部分曲线的走向，或在图上加以添加所缺曲线；曲线与(-1,j0)点的几何关系应足够清晰，能支持判断结论的导出。

(D)对该开环函数构成的单位负反馈系统的稳定性作出判断，说明理由；假如闭环不稳定，则应指出不稳定极点的数目。

(1))1)(1(2 11 s T s TKG，其中 K , T 1, T 2

可取大于 0 的任意数。

取 K=1，T1=1，T2=2；

指令如下：

G=tf([1],[2 3 1])Transfer function: 2 s^2 + 3 s + 1

margin(G)nyquist(G)

P=0,R=0,Z=0 系统稳定

(2))1)(1)(1(3 2 12  s T s T s TKG，其中 K , T 1, T 2, T 3

可取大于 0 的任意 取 K=1，T1=1，T2=2，T3=3； 指令如下：

G=tf([1],[6 11 6 1])Transfer function:------------------------6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 1 margin(G)

nyquist(G)

P=0,R=0,Z=0 系统稳定

(3))1(14s T sKG，其中 K , T 1

可取大于 0 的任意数。

取 K=1，T1=1； 指令如下：

G=tf([1],[1 1 0])Transfer function:-------s^2 + s margin(G)

nyquist(G)

P=0,R=0,Z=0 系统稳定(4))1)(1()1(2 16 s T s T ss T KGa，其中。

K 可取大于 0 的任意数。

K=1，Ta=1，T1=1，T2=2； 指令如下：

G=tf([1 1],[2 3 1 0])Transfer function:

s + 1-----------------2 s^3 + 3 s^2 + s margin(G)nyquist(G)

P=0,R=0,Z=0 系统稳定(5))1(127s T sKG，其中 K , T 1

可取大于 0 的任意数。

K=1，T1=1； 临界稳定，指令如下：

G=tf([1],[1 1 0 0])Transfer function:

1---------s^3 + s^2 margin(G)

nyquist(G)

(6)1128,)1()1(T Ts T ss T KGaa，其中 K

可取大于 0 的任意数。

K=1，Ta=2，T1=1； 指令如下：

G=tf([2 1],[1 1 0 0])Transfer function:s + 1---------s^3 + s^2 margin(G)nyquist(G)

临界稳定(7)1129,)1()1(T Ts T ss T KGaa，其中 K

可取大于 0 的任意数。

K=1，Ta=1，T1=2； 临界稳定，指令如下：

G=tf([1 1],[2 1 0 0])Transfer function:

s + 1-----------2 s^3 + s^2 margin(G)nyquist(G)

(8)210)1)(1(ss T s T KGb a ，其中 K , T a,T b

可取大于 0 的任意数。

时间常数 T 与 K 给出具体数值仿真 取 K=1，Ta=1，Tb=2 指令如下：

G=tf([2,3,1],[1,0,0])G =s^2 + 3 s + 1

---------------

s^2

Continuous-time transfer function.>> margin(G)>> nyquist(G)

临界稳定

实验四 连续系统串联校正 一、实验目的 1.加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。

2.对给定系统进行串联校正设计，并通过模拟实验检验设计的正确性。

二、实验仪器

1．EL-AT-III 型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 三、实验内容

1．串联超前校正（1）系统模拟电路图如图 5-1，图中开关 S 断开对应未校情况，接通对应超前校正。

图 图 5 5--1 1

超前校正电路图

（2）系统结构图如图 5-2

图 图 5 5--2 2

超前校正系统结构图

图中

Gc1（s）=2

2（0.055s+1）

Gc2（s）=

0.005s+1

2．串联滞后校正（1）

模拟电路图如图 5-3，开关 s 断开对应未校状态，接通对应滞后校正。

图 图 5 5--3 滞后校正模拟电路图

（2）系统结构图示如图 5-4

图 图 5 5--4 滞后系统结构图

图中

Gc1(s）=10

10（s+1）

Gc2（s）=

11s+1

3．串联超前—滞后校正（1）

模拟电路图如图 5-5，双刀开关断开对应未校状态，接通对应超前—滞后校正。

图 图 5 5--5 超前 — 滞后校正模拟电路图

（2）

系统结构图示如图 5-6。

图 图 5 5--6 6 超前 — 滞后校正系统结构图

图中

Gc1（s）=6

6（1.2s+1）（0.15s+1）

Gc2（s）=

（6s+1）（0.05s+1）

四、实验步骤

1.启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。

2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。

超前校正：

3.连接被测量典型环节的模拟电路(图 5-1)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的 DA1 输出，电路的输出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入，将将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。

4.开关 s 放在断开位置。-5.在实验项目的下拉列表中选择实验五[五、连续系统串联校正]。鼠标单击 按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果，并记录超调量p 和调节时间 ts。

6.开关 s 接通，重复步骤 5,将两次所测的波形进行比较。并将测量结果记入下表中：

超前校正系统 指标 校正前 校正后 阶跃响应曲线 见图 1.1 见图 1.2 δ% 51.1 11,8 Tp（秒）

166 118 Ts（秒）

1152 154

滞后校正：

7.连接被测量典型环节的模拟电路(图 5-3)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的 DA1 输出，电路的输出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入，将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。

8.开关 s 放在断开位置。

9.在实验项目的下拉列表中选择实验五[五、连续系统串联校正]。鼠标单击 按钮，弹出实验课题参数设置对话框，在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果，并记录超调量p 和调节时间 ts。

10.开关 s 接通，重复步骤 9,将两次所测的波形进行比较。并将测量结果记入下表中：

滞后校正系统 指标 校正前 校正后 阶跃响应曲线 见图 2.1 见图 2.2 δ% 67.2 11.53 Tp（秒）

213 439 Ts（秒）

2529 529

五、实验报告

1．计算串联校正装置的传递函数 Gc（s）和校正网络参数。

2．画出校正后系统的对数坐标图，并求出校正后系统的ω′c 及ν′。

3．比较校正前后系统的阶跃响应曲线及性能指标，说明校正装置的作用。

阶跃响应曲线：

串联超前校正前：

串联超前校正后：

图 1.1

图 1.2

串联滞后校正前：

串联滞后校正后：

图 2.1

图 2.2

串联超前校正前：

G（s）=

Wc=16.7rad/s，V=17 度

串联超前校正后：

G（s）=

Wc=25rad/s，V=65 度

串联滞后校正前：

G（s）=

Wc=17.7rad/s V=-14 度

串联滞后校正后：

G（s）=

Wc=6.83rad/s V=31 度

由以上实验结果，得到校正装置作用：超前校正的是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目的。为此，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率（剪切频率）处。由于 RC 组成的超前网络具有衰减特性，因此，应采用带放大器的无源网络电路，或采用运算放大器组成的有源网络。

滞后校正装置即利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕度，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统的静态性能，两者分工明确，相辅相成。

篇2：隐蔽通信原理分析

隐蔽通信实质上也是人们相互之间联络与沟通的一种通信方式。特别是进入工业革命后, 随着电子器件的升级以及计算机技术和通信技术的不断提高, 频率资源日趋紧张, 通信手段也不断翻新。以无线方式进行通信、联络已成为现代人们生活中不可或缺的一部分, 有效使用频率资源, 保证通信可靠、畅通、无干扰, 同时又具有保密性或者隐蔽性, 已成为现代通信领域发展的方向。如将扩频技术应用到现代通信领域, 就可很好地解决了上述问题。本文拟对隐蔽通信和电子对抗中所采用的扩频技术原理进行分析和探讨。

2 隐蔽通信与扩频技术

顾名思义, 隐蔽通信就是通信虽然正在进行, 但是其信号、频率、发射机方位却不易被对方发现, 通俗地讲, 就是我能发现对方, 对方却很难或不能发现我。隐蔽通信之所以能达到这种效果, 其秘密在于采用了扩频技术, 即扩展频谱的通信技术。

采用以扩频技术为核心设计隐蔽通信系统, 首先需要采用数字传输方式, 频带扩展可通过一个独立的码序列来完成, 用编码或调制方法来实现, 独立的码序列与所承载的信息数据无关。在接收端则采用同样的独立码序列进行相关同步接收、解扩及恢复所承载的信息数据, 所传信号占用的频带宽度远大于所承载信息自身基带必需的最小带宽。

在这里独立的码序列就是扩频函数, 称为伪随机码, 也叫PN码。用它去调制信息并对接收端信号作相关处理, 是实现隐蔽通信采用的核心技术和手段, 也是有别于经典通信的最大特点。

3 隐蔽通信原理

隐蔽通信系统中, 由于采用了扩频技术, 一方面能使频率得到重复使用, 解决了频率资源紧张的现状, 同时由于其隐蔽特点, 使其应用领域非常广泛。从军事到民用, 从电子对抗、卫星测距定位到移动通信都广泛采用了这种技术。

3.1 电子对抗机理

电子对抗实质就是通信双方互相发射干扰对方的无线电信号, 通俗地讲, 就是敌我双方的相互捣乱, 使对方接收到一个无法获取信息的信号或根本接收不到信号的一种游戏方式。隐蔽通信系统正好具有很强的抗干扰性, 可以把对方的干扰限制在最低程度, 基本保证自身通信正常进行, 因而很适合应用于军事领域的电子对抗通信中。

电子对抗中, 第三方释放的干扰信号一般有宽带噪声干扰、部分频带噪声干扰、单音及多音载频干扰和脉冲干扰等, 其频谱如图1所示。这些干扰信号通过隐蔽通信系统被接收机解扩后, 会产生如图2所示的一些变化。这也可以说, 是对隐蔽通信系统能够排除对方干扰原理的简单说明。

对于宽带噪声I (ω) , 如图2 (a) 所示, 经过解扩器与本地PN码相乘以后, 相关输出将把乙方发来的有用信息复原, 而把途中混入第三方的宽频带干扰噪声频谱进一步展宽, 使噪声功率谱密度R (ω) 变得更小。这样经窄带滤波作用后, 就将绝大部分噪声功率滤除, 使得输出信息的信噪比P/N基本保持不变, 相当于对宽带噪声具有很好的抗干扰作用。

对于部分频带噪声干扰, 如图2 (b) 所示。由于能量相对集中, 即使经过接收机的解扩器与本地PN码相乘以后, 经过窄带滤波, 会把绝大部分干扰的频率成分滤除掉, 但总体效果没有对宽带干扰的滤除效果明显, 相应地说, 对隐蔽通信系统的危害比宽带噪声要大一些。换句话说, 隐蔽通信系统对其抗干扰性就低于其对宽带噪声的抗干扰性。

对于单频及多频载波干扰, 其解扩处理情况如图2 (c) 和 (d) 所示。单频干扰信号被展宽成 (xsinx) 2形状的频谱。经窄带滤波器滤除大量干扰后, 会保留一部分干扰信号成分, 由于能量叠加关系, 多频比单频单位频谱内能量密度更大, 经窄带滤波器滤波后, 接收机输出保留下来的干扰信号能量相应要多, 也就是说, 对单频的抗干扰性比多频好。

对于脉冲干扰, 由于能量在时间上相对集中, 类似于如图2 (b) 所示的部分频带干扰情况。这种干扰对隐蔽通信系统的危害更大, 相应对其抗干扰性较差, 在实际应用中, 就应根据干扰情况, 提高隐蔽通信系统的处理增益和其它参数, 使其最大限度地保持可靠通信的要求。

对于电子对抗, 利用隐蔽通信系统使用的扩频技术能够达到抗干扰通信, 从技术手段上是采用PN码手段进行相关扩频和解扩, 从理论上主要是根据频谱分析得到的结论, 即:

(1) 脉冲宽度越窄, 也就是数字通信中的码速越高, 对应频谱越宽。采用窄脉冲序列对低速基带信号进行调制, 将会得到一个更宽的双边带直扩信号。

(2) 如果信号的总能量不变, 其频谱展得越宽, 各频谱成分的能量幅度下降越多, 或者说信号的功率谱密度 (单位频带内承载的功率) 越小。这样, 采用扩频技术进行通信, 一方面因接收到的功率很小, 接收机就难以解调出来, 即接收不到, 相当于增加了通信的可靠性和保密性, 或者说降低了被对方截获信号的概率;另外, 在接收机内部, 经过相关解扩后, 需要进行窄带滤波, 这样就会将大部分被扩展的干扰噪声频率滤除掉, 保证通信的正常进行。

3.2 隐蔽通信与卫星测距、定位机理

隐蔽通信, 其本质就是不易被对方发现或被对方截获所发出的信号。而就截获的含义来讲, 有三层:

(1) 发现对方信号的存在;

(2) 确定对方信号的频率;

(3) 确定对方发射机的方向。

根据柯捷尔尼可夫提出的“关于信息传输差错概率”公式:, 信息传输差错概率与信息能量E和噪声功率谱密度N0之比成正比, 与信号的频带宽度成正比。对于隐蔽通信系统, 由于它采用扩频技术, 首先借用PN码将信息频带扩展很宽, 这样就导致发射出去的信息信号功率谱密度很低, 也就是单位时间内传输或通过的能量很小, 像第二代移动通信使用的码分多址CDMA和第三代移动通信使用的TD-SCDMA系统, 信号发送功率极低, 一般为1-650mW, 几乎工作在信道噪声和热噪声背景中, 这样如果对方在短时间内不能全频带接收该信息, 就很难发现它的存在, 相当于表现出很强的抗截获性, 而且易于实现在同一地区重复使用同一频率, 也可以与目前使用的各种窄带通信系统实现兼容。

对于测距和定位, 是现代战争实现精确打击的重要前提。测距和定位使用的工具是雷达, 不管是飞机还是战舰, 雷达就是其眼睛, 利用它发现目标, 定位目标, 引导导弹进行攻击。目前, 出现的有源相控阵雷达使用的就是隐蔽通信系统采用的扩频技术, 它不仅可以实现隐身, 即使我方发射信号, 敌方雷达也不易收测到, 以便顺利进行空间无线测距和定位。

无线测距原理就是根据电磁波在空间以固定光速c传播。如果测定了电波从发射到被目标反射全程传播所用时间, 按照s=ct关系式, 也就测定了距离。

使用扩频技术的雷达测定时间, 就是自身发射一列高速率PN码序列信号, 把它与由目标反射回来的PN码序列相位进行比较, 比较两个码序列相差的时片数, 就是发射波与反射波的时间差, 由此就能换算出雷达与被测目标之间的距离。正因为这样, 当码片选得越窄, 也就是码速率越高, 测距精度越高。

有了精确的测距和定时系统, 就不难形成一个精确的定位系统。按照空间几何关系, 已知两个点的空间位置 (座标) 和距离, 以及在某一平面上分别与第三点的距离, 也就能确定第三点的座标位置。

3.3 码分多址与移动通信中的CDMA通信机理

现代卫星通信普遍采用频分多址、时分多址和码分多址。所谓多址通信系统指的是由许多用户组成的一个通信网, 网中任何两个用户都可以通信, 而且许多对用户同时通信时, 又互不干扰。应用隐蔽通信系统采用的扩频技术就很容易组成一个多址通信系统或通信网。

码分多址通信网的核心就是采用了扩频技术, 具体实施方法是给每个用户都分配一个唯一的PN码作为地址码或密钥。通过对接收信号地址码自相关性检测, 就能判断出是否为有用信号。按码分多址通信系统设计要求, 每个用户只能接收到或解调出其他用户按其地址码发来的信号;对于其他用户发给别人的信号, 虽然能接收到, 但因PN码不同, 互相关联很小, 接收机不会解扩出来, 此时可当作噪声进行处理。另外, 因为扩频技术对信息频谱扩展程度很大, 使其功率谱密度很低, 这样即使多用户共用同一频带, 彼此之间相互干扰也是很小的。正因为这样, 对整个码分多址通信系统来讲, 虽然系统占用频带很宽, 但平均分给每个用户的带宽却很窄, 从效果上就等效于系统的频谱利用率很高。

正因为采用扩频技术建立起来的隐蔽通信系统具有诸多优势, 使得它在现时通信中的应用日趋广泛, 甚至无与伦比, 不可替代。

4 结束语

现代人们的生活、现代战争都已进入到了信息化阶段, 实现信息化的根本就是保证信息和通信的安全性、隐蔽性和及时性。就现代通信来讲, 通信数量骤增, 频谱资源显得更加紧张, 安全性受到巨大挑战。特别是对于现代战争, 已不再采取地毯式的轰炸形式, 而是集中优势对敌方有生力量和重要设施进行歼灭。这样, 作为战争工具的耳目——雷达和通信系统就需要技术创新, 最大限度保证其隐蔽性、安全性和及时性。本文就是对隐蔽通信采用的扩频技术能够有效实现通信系统的隐蔽性、安全性道理进行的分析, 以便达到知其然更知其所以然的目的。

摘要：本文拟从隐蔽通信概念入手, 对隐蔽通信采用的核心技术和机理进行了分析, 进而揭示了现代通信中使用“隐蔽”通信的本质和理论依据。

关键词：隐蔽通信,实现机理,实际应用

参考文献

[1]陈显治等.现代通信技术电子工业出版社, 2001年1月第1版.

[2]宗孔德, 胡广书, 数字信号处理.清华大学出版社, 1988年6月第1版.

[3]刘长年, 石昭生.数字通信.中国广播出版社, 1995年7月第1版.

[4]郑君里, 杨为理, 应启珩.信号与系统.高等教育出版社, 1981年5月第1版.

篇3：《通信原理》课程教学探索

摘 要 《通信原理》是通信工程、电子信息等信息类专业的一门核心基础课，存在理论性强、不易与实际相结合的特点，笔者根据多年的通信系统设计经验以及大学本科授课体会，在理论实验教学、教学方法、教学手段以及考核方式等多方面进行了探索，以期改善教学效果，提高授课质量。

关键词 通信原理 教学改革 教学内容 教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）02-0003-02

随着数字通信技术和计算机技术的快速发展，信息技术已成为21世纪世界经济发展的主要动力，信息的传播方式也从上世纪末的以书信和固定电话为主转变为蜂窝移动通信和计算机网络通信等。学习和掌握现代通信系统和技术也成为信息社会每一位成员，尤其是未来的通信工作者的迫切需求。作为现代通信系统的理论基础——通信原理的教学质量，直接影响到我国未来通信人才的理论基础甚至未来整个通信产业的发展和竞争力，因此对通信原理课程进行教学改革和探索具有深远的意义。本文拟从多方面对通信原理课程进行改革，特别是在教学方法、教学手段和教学内容上做出创新与改革。

一、改革理论教学，夯实理论基础

《通信原理》课程是通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术、信息工程等专业必修的专业基础课，主要内容包括：随机过程及信道、模拟调制和数字调制系统、数字基带传输系统、PCM终端技术、最佳接收的概念等。通过本课程的学习，一方面可使学生熟悉现代通信的基本概念、基本原理，掌握分析和研究通信系统的基本方法；另一方面，通过课程的实验实践，灵活运用理论知识，设计和仿真较大规模通信系统，可培养学生解决实际问题的能力，为专业课的学习和今后的工作打下良好的基础。由于这门课程内容比较丰富，原理性较强，抽象概念多，除了用到先修课程信号与系统的相关知识，也需要具有较为扎实的数学理论基础，特别是概率论和数理统计方面的知识，并且前后概念与内容相互交错，知识体系繁杂，对于教和学都有一定的难度。因此在讲解过程中一定要注意把繁琐的理论推导简单化，尽量进行理解性、简单化讲解，总体目的是使学生能够掌握通信系统的基本处理方法和思路，而不是陷入繁琐的数学推导中却把握不住方向。考虑到近年来数字通信技术的迅猛发展，要侧重于数字通信基础理论方面的讲解，并且要联系当前热门的3G和4G等移动通信系统。同时理论的讲解要结合必要的能够充分说明问题的例题，理论是抽象的，而例题是接近实际问题的，因此例题的讲解能够更好地强化学习的效果。此外，在选择和设计例题时，要多联系前后知识点，既能够回顾过去的知识点，解释当天课程内容的应用方法，又能够引出后面章节的知识内容。最后给同学们一定的练习题并适时的进行习题讲解说明，通过多个方面的结合来加深学生对知识点的掌握。

二、改革实验教学，紧密联系实际

《通信原理》课程通常会有一定学时的实验教学，帮助学生熟悉通信系统的基本概念、基本原理、采用的相关技术等，建立通信系统较为完整的框架体系，在分析和理解通信系统方面建立统一的理论和感性认识。实验往往是通过通信原理实验箱来进行，一般包括PCM编译码、AMI/HDB3编译码、FSK调制解调过程以及帧结构及其传输等实验内容，来了解通信信号的产生、传输和接收的整个流程。比如通过模拟电话的抽样、量化和编码实现模拟信号的数字传输，接收的时候再进行模拟信号的还原，并可通过示波器来观测传输过程中各部分信号的变化，能够直观的让学生了解到一个基本通信系统的整个流程，激发学生学习的兴趣。但由于实验箱上的实验大多都是验证性的实验，而且过于基本，学生仍然不能够了解每个部分内部的实现方法，也不能够了解目前通信系统实现中常用的技术方法，因此可以添加Matlab或者Simulink等方面的实验内容，着重对一些常用的数字基带调制解调方式，如QPSK和QAM等进行编程仿真，绘制误比特率曲线，更进一步可以将实现过程定点化，使学生更能够学习到实际实现时的种种细节，更深入地理解相关理论知识。

三、改革教学方法，激发学生兴趣

教学内容体系确定后，采用什么样的教学方法与教学手段是非常重要的。通信原理是一门理论性较强，数学公式较多的学科，对学生的数学基础也有较高的要求，如果是按部就班的讲解会比较枯燥，因此在教学手段上以多媒体教学为主，传统黑板板书为辅，在教学方法上面注重与现实结合，引发学生的学习兴趣。在讲授过程中，结合现代通信发展的现状，穿插讲授各种基础技术理论的发展演变和现实当中的应用，做到让学生学得有目的、有感受，而不是孤立的学习理论知识。比如说目前与我们生活密切结合的WIFI技术和蜂窝通信系统，在每一部分内容的讲解上都可以跟这些系统的某些部分联系起来，并辅以Matlab或者Simulink的仿真演示，让学生真切体会到这些知识点的应用带来的优势，解决了哪些方面的问题等，从而达到增加学生学习兴趣，强化学习效果的目的。

四、改革考核方式，提高考核质量

考核是对学习的结果做出评估，是反映教学效果的手段。而课程开设能否达到既定的教学目标，课程的考核方式有着比较重要的作用。针对《通信原理》课程特点，考核方式作如下尝试：结合课程的专业特点，采用试卷笔试和实验编程相结合的考核方式。笔试主要侧重于考核学生对于理论基础知识的掌握情况。在出题的时候要注意将概念性的知识应用化，不单纯考学生对概念的记忆情况，而是考核学生对概念是否理解，能否在实际当中应用的能力。实验编程可以根据平时实验课上的学习内容稍加变动，考核同学们在已学知识的基础上的实际问题处理能力和应变能力。综合两个方面可以全面地对学生做出考核，并且可以引导学生从考试前突击进行死记硬背的思维中走出来，从而提高教学效果。

教学过程是一个不断探索、总结与创新的过程，目前仍存在不足之处，比如如何能够将通信中的概念和原理讲解的深入浅出；如何能够进一步提高自己的教学能力和课堂气氛的调动能力；如何提高基础差学生的学习能力，又能够兼顾吸收较快的同学有新的学习点等。在今后的教学实践中，笔者将加强与同行交流学习，进一步完善教学内容、教学实践、教学方法、教学手段以及考核方式等，以期获得更好的教学效果。

参考文献：

[1]蒋青，于秀兰.通信原理（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]樊昌信等.通信原理（第6版）[M].北京：国防工业出版社，2011.

[3]白运新.现代通信原理实验教学改革初探[J].读写算（教师版）：素质教育论坛，2008，（9）.