楊俊東，蔡光卉，羅亞軍，程海杰，宗 容

(云南大學(xué)信息學(xué)院，云南昆明650091)

我校通信專業(yè)低年級學(xué)生在學(xué)習(xí)了“電路分析”、“電子電路”、“電磁場與電磁波”、“電子工藝實(shí)習(xí)”、“通信電子電路”和“信號與系統(tǒng)”等課程后，組織到電視臺廣播發(fā)射臺和廣播博物館參觀和實(shí)習(xí)，這是培養(yǎng)通信工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的一項(xiàng)重要措施[1，2]。在活動實(shí)施時，我們遵循“是什么、為什么、怎么樣?”的思路，抓好以下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開展了有效的參觀實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)。

1 實(shí)習(xí)參觀任務(wù)布置

實(shí)習(xí)參觀前，任務(wù)布置是一項(xiàng)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)課程內(nèi)容的相互聯(lián)系并做好準(zhǔn)備。

1)發(fā)出書面通知

我們告知學(xué)生到廣播電視發(fā)射臺和廣播博物館參觀實(shí)習(xí)的內(nèi)容，要求結(jié)合日常應(yīng)用做調(diào)研。調(diào)研內(nèi)容涉及傳統(tǒng)的AM廣播(中波和短波)，F(xiàn)M廣播，VHF和UHF頻段傳統(tǒng)模擬電視，數(shù)字DVB-S、移動數(shù)字電視DVB-T和DTMB標(biāo)準(zhǔn)，CMMB標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)電視，DVB-C有線數(shù)字電視CATV。另外還有接收終端如收音機(jī)、電視機(jī)頂盒、衛(wèi)星接收機(jī)和手機(jī)等設(shè)備。參觀實(shí)習(xí)的將是信源端和發(fā)射臺站。通知還給學(xué)生提出“該行業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的技術(shù)是什么?”“什么是數(shù)字廣播?”和“三網(wǎng)融合指什么?”等問題。

2)教師課堂講解

廣播電視技術(shù)系統(tǒng)主要由節(jié)目制作、播出、傳送、信號發(fā)射、信號監(jiān)測和信號接收五個環(huán)節(jié)組成。無線發(fā)射臺站可分為調(diào)頻、電視、中波三大類，涉及發(fā)射機(jī)參數(shù)和天饋線參數(shù)(主要包括天線類型、極化方式、方向性、天線掛高、天線增益、饋線長度、饋線類型和饋線損耗等)。

教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)單位規(guī)章制度、注意事項(xiàng)及要求，并以問題驅(qū)動的方式引導(dǎo)學(xué)生。我們注意啟發(fā)他們掌握通信的概念和系統(tǒng)構(gòu)成，還包括電信號、天線、功率、發(fā)射機(jī)、干擾、頻譜和復(fù)用等專業(yè)術(shù)語。可以列出具體問題如下:

(1)看到什么?用自己的智能手機(jī)或數(shù)碼相機(jī)記錄(需經(jīng)實(shí)習(xí)參觀單位允許);

(2)所見的系統(tǒng)是什么?怎樣構(gòu)成?有何重要指標(biāo)參數(shù)和設(shè)備原理?發(fā)射臺站、編播中心和演播室等局部在系統(tǒng)中的定位，相互之間如何連接?如何通信聯(lián)絡(luò)?

(3)理解如下專業(yè)術(shù)語:調(diào)制解調(diào)、變頻(頻譜搬移)、功率、HPA、LNA、天饋和干擾等;

(4)廣播電視技術(shù)發(fā)展演變怎樣?什么是數(shù)字化廣播和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?

教師可將以往實(shí)習(xí)參觀時學(xué)生拍攝的照片在課堂上投影展示，做簡要描述適時引導(dǎo)。

2 現(xiàn)場教學(xué)場景和內(nèi)容

參觀過程中，由生產(chǎn)單位資深工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)開展現(xiàn)場教學(xué)，將應(yīng)用所需知識、專業(yè)技能和工作崗位要求等進(jìn)行介紹。當(dāng)學(xué)生看到具體設(shè)備時，教師要針對學(xué)生掌握知識狀況，結(jié)合學(xué)校課程體系，抓住關(guān)鍵參數(shù)展開，樹立工程實(shí)踐觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生主動提出問題并交流互動，并將實(shí)地參觀的系統(tǒng)與整個行業(yè)應(yīng)用相聯(lián)系[3，4]。

學(xué)生到現(xiàn)場，首先看到廣播電視塔和大口徑衛(wèi)星天線。天線是發(fā)送和接收無線電波的裝置，通過饋線與發(fā)射機(jī)相連。電視發(fā)射天線架設(shè)在山頂或者高塔上的目的是減少阻擋。如果這類設(shè)備和天線延伸到地球外空間，就誕生了衛(wèi)星系統(tǒng)。電視臺機(jī)房內(nèi)的發(fā)射機(jī)完成基帶信號的調(diào)制、中頻到射頻的頻譜搬移和功率放大，與配屬的信號輸入、監(jiān)視、監(jiān)聽和監(jiān)測設(shè)備，加上室外的饋線、天線、鐵塔以及配電系統(tǒng)、空調(diào)、通信設(shè)備等其余附屬設(shè)施，構(gòu)成整個傳輸發(fā)射系統(tǒng)。

傳輸發(fā)射系統(tǒng)是與信號源端和接收端有關(guān)的，其輸入的基帶信號來自信號源端。其主要任務(wù)是制作并播出符合一定標(biāo)準(zhǔn)的廣播電視節(jié)目，節(jié)目制作由廣播電視中心或各類媒體公司承擔(dān)。傳輸系統(tǒng)的主要作用是將播出的廣播電視節(jié)目以可靠的方式經(jīng)適當(dāng)?shù)膫鬏斖ǖ纻魉偷浇邮斩?。傳輸方式可分為有線傳輸方式和無線傳輸方式。有線傳輸方式是指傳輸媒介為有線通道，如電纜和光纜等;無線傳輸方式是指傳輸媒介為無線電波，如衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)、微波中繼和無線發(fā)射等。接收端的工作任務(wù)是利用適當(dāng)?shù)慕邮赵O(shè)備接收經(jīng)傳輸通道送來的廣播電視信號，并能正確重現(xiàn)出原始的聲音、圖像及數(shù)據(jù)，即收音機(jī)、機(jī)頂盒和手機(jī)等設(shè)備。居民家庭中的電視采用有線傳輸，信號質(zhì)量高，節(jié)目套數(shù)多，采用機(jī)頂盒接收解調(diào)出音視頻基帶信號。如果是車載無線接收機(jī)，無線信號易受干擾，質(zhì)量較差，需采用OFDM調(diào)制抗衰落，分配的頻帶有限節(jié)目套數(shù)少。無線發(fā)射能實(shí)現(xiàn)邊遠(yuǎn)覆蓋、移動視聽。同時，廣播電視發(fā)射臺還需接收自身所發(fā)射的信號，用作發(fā)射信號質(zhì)量監(jiān)測。

無線發(fā)送接收天線的主要參數(shù)包括工作頻帶、功率、增益、阻抗、方位和駐波比。由于調(diào)頻廣播(88-108MHz)、V-U 頻段電視(48.5-791.25MHz)及C(4-6GHz)和Ku(12-18GHz)波段衛(wèi)星所應(yīng)用的電磁波波長不同，頻段越高波長越短，可以采用相應(yīng)尺寸的天線。對于頻段高的可用光學(xué)方法分析，如拋物面天線反射匯聚增強(qiáng)，發(fā)射時因波束窄，天線需精準(zhǔn)指向衛(wèi)星，必須采用跟蹤伺服系統(tǒng)以確保;通信雙發(fā)射接收都需要天線，一幅天線實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙工。

學(xué)生通過現(xiàn)場講解以上內(nèi)容，印象會非常深刻。

學(xué)生進(jìn)入機(jī)房后見到發(fā)射機(jī)、饋線、配電系統(tǒng)、空調(diào)、通信設(shè)備和信號監(jiān)控系統(tǒng)等。配電系統(tǒng)為保證不間斷供電應(yīng)有主用和備用兩套，市電來自兩個不同的變電站，還必須備有油機(jī)發(fā)電機(jī)。機(jī)房空調(diào)、冷卻設(shè)備包括水冷系統(tǒng)和風(fēng)冷系統(tǒng)，可結(jié)合課堂上所學(xué)的功率放大電路的內(nèi)容講解。比如，發(fā)射機(jī)功率3kW，效率60%，則至少有上1千瓦功率轉(zhuǎn)為熱，需散熱以保證設(shè)備工作所需適宜溫度。

對所發(fā)射的信號，通過監(jiān)測監(jiān)聽設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，以電視墻的方式，直觀展現(xiàn)電視頻道播出圖像和伴音;對上星節(jié)目頻道，利用頻譜儀對信道頻譜進(jìn)行測量顯示，一目了然;此外，還應(yīng)對現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。通過監(jiān)控系統(tǒng)確保發(fā)射臺環(huán)境和動力，及時發(fā)現(xiàn)故障，實(shí)現(xiàn)自動報警，方便值班人員確認(rèn)故障點(diǎn)。對衛(wèi)星上行站監(jiān)控，主要是對衛(wèi)星地球站各關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。

3 參觀中關(guān)注新技術(shù)

學(xué)生參觀實(shí)習(xí)時會接觸到移動衛(wèi)星車，即數(shù)字衛(wèi)星新聞采集系統(tǒng)(DSNG)。該系統(tǒng)將多通道音視頻節(jié)目的采集、制作、播放與傳輸集成在一輛車內(nèi)，利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，實(shí)現(xiàn)同步傳輸現(xiàn)場采集和制作的新聞，即現(xiàn)場直播。車頂天線口徑為1.5m，與固定設(shè)置的口徑11.3m的云南衛(wèi)視節(jié)目上星天線形成鮮明對比。衛(wèi)星傳輸廣播電視節(jié)目使用的頻率主要是C(4-6GHz)波段和Ku(12-18GHz)波段。C波段衛(wèi)星廣播遭受地面微波等干擾源的同頻干擾比較嚴(yán)重，而Ku波段的地面干擾很小，大大地降低了對接收環(huán)境的要求;C波段最大雨衰量一般不超過1dB，而Ku波段上行或下行鏈路瞬間雨衰量可超過20dB。通過對這兩個波段天線的現(xiàn)場簡要對比，學(xué)生印象深刻，但對于EIRP、G/T和波束賦形等可能會存有疑問，卻增強(qiáng)他們對后續(xù)課程技能學(xué)習(xí)的迫切感。

實(shí)習(xí)參觀中還接觸到CMMB的應(yīng)用發(fā)射系統(tǒng)，它與DVB-T和國標(biāo)DTMB的數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)，在節(jié)目制式、數(shù)量、功率、覆蓋以及調(diào)制方式等都是不同的。

4 參觀實(shí)習(xí)和課程學(xué)習(xí)的關(guān)系

參觀實(shí)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生需要撰寫報告，內(nèi)容包括梳理問題、擺出疑惑和明確收獲。將報告內(nèi)容整理反饋給相關(guān)教師，授課時進(jìn)行討論解答，從而鞏固生產(chǎn)實(shí)習(xí)參觀的成效。該環(huán)節(jié)還能夠培養(yǎng)學(xué)生信息檢索、分析、歸納和撰寫摘要的能力。

通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，要求學(xué)生:

(1)了解國家新聞出版廣電總局、國家無線電管理委員會、無線電監(jiān)測中心、設(shè)備制造生產(chǎn)企業(yè)和工程公司等整個產(chǎn)業(yè)鏈，行業(yè)主管行政部門、運(yùn)營維護(hù)管理、工程、研究院所的職能與分工。

(2)強(qiáng)化頻道復(fù)用概念:FM廣播分配20MHz頻寬，每套節(jié)目占用200KHz，F(xiàn)DM復(fù)用實(shí)現(xiàn)一個頻段范圍多套節(jié)目同時發(fā)射;DVB-C有線數(shù)字電視采用TDM和64QAM調(diào)制，一個載波便可同時傳4套節(jié)目。對比模擬時代 CATV體制:傳輸電纜1000MHz帶寬一個頻道約8MHz帶寬，再留有保護(hù)最多只能實(shí)現(xiàn)100套節(jié)目廣播。現(xiàn)采用數(shù)字方式，容量(頻道數(shù))大大增加，還提供高清頻道，目前用戶可接收到200套左右。

(3)理解有線廣播與無線廣播的差異。掌握無線信道信號衰減、多徑衰落、噪聲干擾、接收機(jī)靈敏度、功率合成、多天線輻射、OFDM調(diào)制和分集接收等概念。

(4)為了樹立標(biāo)準(zhǔn)意識，可以瀏覽《GY5068-2001調(diào)頻廣播，電視發(fā)射場地選擇標(biāo)準(zhǔn)》和《GY/T237-2008VHF/UHF頻段地面數(shù)字電視廣播頻率規(guī)劃準(zhǔn)則》等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，培養(yǎng)工程觀念。

通過上述措施，使學(xué)生對無線電波傳播方式、天饋系統(tǒng)、功率、頻率參數(shù)、頻譜、信號、抗干擾、調(diào)制解調(diào)和復(fù)用等概念有清晰的認(rèn)識。籍此所形成通信系統(tǒng)概念對學(xué)習(xí)“通信電子電路”、“信號與系統(tǒng)”和“通信原理”等課程有促進(jìn)作用，實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)交叉與應(yīng)用強(qiáng)化。再聯(lián)系當(dāng)前電信、計(jì)算機(jī)和廣電三網(wǎng)融合，引發(fā)學(xué)生對廣播電視業(yè)務(wù)與微信、電子商務(wù)等信息消費(fèi)業(yè)務(wù)的比較與思考，思考需求推動技術(shù)變革等問題。

5 結(jié)語

生產(chǎn)實(shí)習(xí)參觀是大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)體系的重要環(huán)節(jié)，抓好任務(wù)布置、問題驅(qū)動、觀察記錄思考、現(xiàn)場講解和反饋提升等重要節(jié)點(diǎn)，充分利用有限的教學(xué)資源，能提高教學(xué)效率與質(zhì)量。學(xué)生在實(shí)習(xí)參觀中遇到的問題，在小學(xué)期和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)可以課題形式深入研討，便可得到解決和提升。

經(jīng)過幾屆學(xué)生參觀實(shí)習(xí)教學(xué)實(shí)踐組織，證實(shí)有良好積極的作用。

[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].北京:清華大學(xué)教育研究，2011，32(2):47-55.

[2]中華人民共和國教育部.關(guān)于開展“本科教學(xué)工程”大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地建設(shè)工作的通知.2012.7.

[3]鄒虹，歐劍，胡郁等.實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的一體化構(gòu)建[J].上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31(2):125-127，143.

[4]姜玲云，周大金，姚遠(yuǎn)等.電子類專業(yè)實(shí)習(xí)模式的比較與分析[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007，29(3):81-83.