无线电通信类专业是一门实践性很强的工程技术学科,教师除了要给学生讲授专业基础理论课程外,还需尽可能利用仪器设备等资源条件,让学生通过课堂演示、动手操作、观测等教学实践中,将理论教学和实践环节结合起来,让学生不但可以提高教学效果,而且可以培养学生的动手和观测能力,有益于就业后从事专业领域内的工作。
无线电通信类教学实践所需仪器设备具有种类繁多、形态多样、功能性能差异大的特点,因此,高校的在实际配备中遇到若干问题,比如:
(1)经费投入:无线电通信类专业教学实践所需的仪器设备至少应包括信号/频谱分析仪、音频分析仪、示波器、功率计、射频信号源等六种仪器设备,如果配备齐全,经费投入大。
(2)摆放场地:如果配备齐全上述六种分立的仪器设备,将会占用教室、实验室不小的空间。
(3)多台分立仪器设备的功耗、保管、维护、维修等够会增加额外的费用。
(4)互连与操作:分立仪器设备功能通常比较单一,需多台间互连,而且操作比较繁琐,这在有限课时的情况下,会降低教学效率。
(5)多台分立式仪器设备不方便供电。
(6)分立仪器设备通常体积和重量都较大,比如频谱分析仪、射频信号源体积和重量都较大,不方便搬运,如果遇到临时性调换教室、借用等情况,需要多人搬运,很不方便。
4945B/C系列无线电综合测试仪是一种多功能便携式仪器,4945B频率范围100kHz~1.05GHz,4945C频率范围100kHz~3GHz,支持市电和内置电池供电。它具有扫频频谱分析、实时频谱分析、模拟调制信号发生与解调分析、数字调制信号发生与解调分析、音频信号发生与分析、音频示波器等多种功能,能够解决在教学仪器配备中遇到的上述问题。
图1 4945B/C系列无线电通信综合测试仪
4945B/C系列无线电综合测试仪可以用于无线电通信理论的教学演示、电台测试、收发信机测试操作练习和二次开发编程等方面,具体应用介绍如下:
信号与系统专业基础课程的教学演示
《信号与系统》是一门无线电通信类专业的基础课,其重要内容是通过傅里叶变换把信号从时域转换成频域表示,但现有的教材中偏重于傅里叶变换的数学理论教学,内容多大篇幅的傅里叶变换理论,学生缺少直观体验。4945B/C系列无线电综合测试仪具有射频信号发生和频谱分析功能,从前面板射频信号源的GEN端口或T/R端口直接把信号输入到射频输入ANT端口,可以让学生直接观测信号的频域特性,比如正弦波的频域形状、谐波等。
图2 正弦波信号的频谱
通信原理专业基础课程的教学演示
《通信原理》也是一门无线电通信类专业的基础课,内容涉及模拟调制系统和数字带通传输系统章节,包括的通信信号有AM、FM、SSB模拟调制信号和2ASK、2FSK、GMSK等数字调制信号、星座图等内容,但同样偏重于数学理论教学,缺少实际通信信号的频谱波形或星座图图示。4945B/C系列无线电综合测试仪具有AM、FM、SSB模拟调制、2ASK、2FSK、GMSK、BPSK、QPSK、8PSK、16QAM数字调制射频信号,把射频输出信号返回来输入到射频输入ANT端口,可以让学生直接观测模拟调制与数字调制的频域特性和时域特性。
图3 AM信号频域特性观测演示
图4 FM信号频域特性观测演示
图5 AM信号时域特性教学演示
图6 FM信号的时域特性教学演示
图7 QPSK数字调制信号的星座图教学演示
音频信号发生和分析教学演示
4945B/C系列无线电综合测试仪的音频信号的发生(具有双音功能)和分析演示,比如失真度、信噪比、信纳比的测试。
图8 音频信号发射与分析教学演示
跳频信号分析教学演示
4945B/C系列无线电综合测试仪可以产生跳频信号,同时通过实时频谱功能进行跳频信号的在时域和频域进行分析演示。
图9 跳频信号教学演示
通信信号解调教学演示
4945B/C系列无线电综合测试仪还具有FM、AM、SSB模拟调制信号和GMSK、BPSK、QPSK、8PSK、16QAM数字调制信号发解调与分析功能,通过设置不同的参数,观测解调分析结果,可以让学生对通信信号的各种调制参数有更深的理解。
图10 AM调制信号解调分析教学演示
电台测试操作练习
4945B/C系列无线电综合测试仪能够模拟输出电台信号,通过前端GEN端口接天线发射电台信号;综测仪的前端ANT口接电台可接收空间中无线电信号,进行电台信号接收分析。
图11 电台信号发射测试演示
图12 电台信号接收测试演示
收发信机测试操作练习
4945B/C系列无线电综合测试仪具有发射机和接收机测试功能,可满足对电接收机和发射机相关功能指标进行测试操作教学。可实现发射机的频率、频率误差、发射功率、调制度、失真度等指标测试。
图13 接收机测试操作界面
图14 发射机测试操作界面
二次开发编程
在无线电通信教学中可根据具体情况,开展相应课程设计和研究课题。4945B/C系列无线电综合测试仪具有远程控制功能,可通过网线连接到计算机。综测仪提供了符合Windows操作系统的标准Socket编程规范,可开发自动控制软件,来实现对综测仪的控制命令、参数设置和测试结果回读。根据不同的被测设备开发不同的自动控制软件或插件,提高学生的编程能力。
综上,便携式4945B/C系列无线电综合测试仪具有一机多用、功能集成高、性价比高、易操作的特点,与台分立式仪器配置方案相比,具有经费投入低、占用场地小、保管与维护等额外费用低、搬运方便的显著优势,非常适合于无线电通信专业类的教学演示、操作练习、观测和二次开发编程等方面的教学应用。
- 关键词:思仪 无线电综测仪 教学
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- 来 源:电科思仪
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