唐雁峰 王佳榮 南春巖

【摘要】無線光通信是當(dāng)前通信領(lǐng)域的研究熱門，其中涵蓋了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。本文提出將這些先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)于開闊學(xué)生視野、提升創(chuàng)新意識(shí)、加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)有重要作用。

【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化 無線光通信

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）03-0227-01

引言

無線光通信目前是通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中涵蓋了調(diào)制、弱信號(hào)檢測(cè)、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、電壓放大、功率放大、射頻驅(qū)動(dòng)、信號(hào)處理等多項(xiàng)電子技術(shù)。本文針對(duì)無線光通信中涉及的電子技術(shù)提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化，將先進(jìn)的電子技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將科研成果反哺于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既開闊學(xué)生的學(xué)科視野，又可加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

1.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化

目前電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要有驗(yàn)證性、綜合性和設(shè)計(jì)性。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)基本概念和定律，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單和單一，學(xué)生完全可以通過計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行基本概念和定律的驗(yàn)證，對(duì)實(shí)物實(shí)驗(yàn)的興趣缺乏；現(xiàn)有的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅為對(duì)部分理論知識(shí)點(diǎn)的綜合驗(yàn)證，內(nèi)容陳舊、設(shè)計(jì)性不突出、創(chuàng)新性不足，不能引起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，沒有起到實(shí)驗(yàn)課程在學(xué)生培養(yǎng)體系中的作用。

無線光通信系統(tǒng)主要由發(fā)射和接收兩個(gè)部分組成，包含了光電檢測(cè)、弱信號(hào)放大、寬帶放大、高速激光調(diào)制等技術(shù)，針對(duì)電工電子技術(shù)面向?qū)W生的年級(jí)和先修課程，將無線光通信的部分技術(shù)分解并降低技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)單元級(jí)、系統(tǒng)級(jí)多層次的綜合性、設(shè)計(jì)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施

根據(jù)電子技術(shù)課程知識(shí)內(nèi)容，結(jié)合無線光通信技術(shù)，設(shè)計(jì)了的部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如下表，并以其中兩個(gè)項(xiàng)目為例進(jìn)行說明。

2.1 LED調(diào)制技術(shù)

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本實(shí)驗(yàn)通過LED閃爍頻率變化和發(fā)光亮度變化，讓學(xué)生理解電光調(diào)制概念、掌握多諧振蕩電路原理及頻率調(diào)節(jié)方法、熟練使用LED發(fā)光方法。

（2）實(shí)驗(yàn)涉及技術(shù)

本實(shí)驗(yàn)主要利用了光通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)、光源驅(qū)動(dòng)技術(shù)等，對(duì)應(yīng)電子技術(shù)課程中特殊二極管（LED部分）原理和應(yīng)用、555多諧振蕩器等知識(shí)點(diǎn)。

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)的基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：

圖1 LED調(diào)制技術(shù)實(shí)驗(yàn)框圖

①利用555芯片搭建多諧振蕩器，根據(jù)555多諧振蕩器振蕩頻率計(jì)算公式，同時(shí)考慮人眼能夠明確區(qū)分出LED閃爍變化，選擇合適的外圍器件參數(shù)，并且要求輸出頻率可調(diào)。利用示波器對(duì)振蕩器輸出波形進(jìn)行測(cè)試觀察。

②選擇適當(dāng)?shù)腖ED作為光源（要考慮顏色明顯，同時(shí)對(duì)人眼刺激?。?，搭建LED發(fā)光電路，要求光源亮度可調(diào)。

③利用調(diào)試好的多諧振蕩器代替LED驅(qū)動(dòng)電路供電源，通過LED的閃爍變化反映出振蕩器的頻率變化。

④單路LED閃爍電路實(shí)驗(yàn)可以擴(kuò)展為多路，將RGB不同顏色、不同數(shù)量的LED放到白紙制作的燈罩里，觀察不同數(shù)量、不同顏色的LED產(chǎn)生的顏色效果。

2.2 LED光束角測(cè)試

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)試LED發(fā)光角度，讓學(xué)生理解光電探測(cè)概念和光電轉(zhuǎn)換原理，掌握集成運(yùn)放電路的多種應(yīng)用。

（2）實(shí)驗(yàn)涉及技術(shù)

本實(shí)驗(yàn)主要利用了光通信系統(tǒng)接收單元光信號(hào)探測(cè)技術(shù)，對(duì)應(yīng)電子技術(shù)課程中特殊二極管（光電二極管部分）原理和應(yīng)用、集成運(yùn)放弱信號(hào)放大、電流電壓轉(zhuǎn)化器（跨阻放大器）等知識(shí)點(diǎn)。

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)的基本結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：

圖2 LED調(diào)制技術(shù)實(shí)驗(yàn)框圖

①選擇合適的集成運(yùn)放芯片搭建電流電壓轉(zhuǎn)換器，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

②選擇合適的集成運(yùn)放芯片搭建電壓放大器（同相或反相，單電源或雙電源由學(xué)生自己設(shè)計(jì)、選擇），其放大器倍數(shù)可調(diào)，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

③選擇合適的光電探測(cè)器，將已完成電路搭建如圖2所示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將光電探測(cè)器固定在光學(xué)導(dǎo)軌上。

④移動(dòng)光電探測(cè)器位置，根據(jù)示波器顯示電壓大小判斷光信號(hào)強(qiáng)弱，記錄光強(qiáng)最小位置，計(jì)算出發(fā)射光源的光束發(fā)散角度。

3.實(shí)驗(yàn)效果

將光通信技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，雖然實(shí)驗(yàn)仍然涵蓋了原有的電子技術(shù)知識(shí)點(diǎn)，但是引入光通信技術(shù)后，將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了重新組合，采用任務(wù)式實(shí)驗(yàn)方式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更直觀、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象更明顯，讓學(xué)生更增加了實(shí)驗(yàn)的興趣，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用更加熟練，理解更為透徹。通過一學(xué)期的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用，學(xué)生們反應(yīng)效果良好，下一步將光通信中更多的技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比例。

總結(jié)

高等學(xué)校有豐厚的科研成果，將優(yōu)質(zhì)科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，科研反哺教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量、提升創(chuàng)新能力培養(yǎng)層次，是適應(yīng)現(xiàn)代化大學(xué)教育，為國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃培養(yǎng)高水平人才的有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[2]龔新懷.地方院?？蒲谐晒D(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)踐.宜春學(xué)院學(xué)報(bào).2014.6：132-134.

作者簡(jiǎn)介：

唐雁峰，副教授，博士，長(zhǎng)春理工大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心副主任，主要從事電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐研究和教學(xué)工作。