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基于CDIO模式的通信电子线路实验教学设计_滕君华.pdf
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1、ISSN 1006 7167CN 31 1707/TESEACH AND EXPLOATION IN LABOATOY第 42 卷 第 2 期Vol42 No22023 年 2 月Feb 2023DOI:10 19927/j cnki syyt 2023 02 036基于 CDIO 模式的通信电子线路实验教学设计滕君华,梁丽芳,林彬,李婵娟,金莹,宁博(大连海事大学 国家级电子信息技术实验教学示范中心,辽宁 大连 116026)摘要:针对通信电子线路实验教学实践中普遍存在的器件性能严重不足等问题,结合新工科背景下对学生实操能力培养的高要求,在通信电子线路的典型实验引入了 CDIO(构思-设计-
2、实现-运作)教学模式并进行了重新设计,将理论知识与实际项目相结合,引导学生利用 AD835 器件完成系列典型通信电路的设计并实现了调制与解调等的实际功能。在实践教学中引入 CDIO 模式,极大提高了学生的工程实践与工程管理能力。关键词:通信电子线路;调制与解调;实验教学;CDIO 模式中图分类号:G 642文献标志码:A文章编号:1006 7167(2023)02 0179 04Experimental Teaching Design of Communication ElectronicCircuit based on CDIO ModeTENG Junhua,LIANG Lifang,LI
3、N Bin,LI Chanjuan,JIN Ying,NING Bo(National Electronic Information Technology Experimental and Teaching Demonstration Center,Dalian Maritime University,Dalian 116026,Liaoning,China)Abstract:Facing the high requirements for the cultivation of studentspractical ability under the background of newengin
4、eering,aiming at the problem of insufficient device performance in the experimental teaching practice ofcommunication electronic circuit,this paper introduces CDIO teaching mode to redesign the typical experiment ofcommunication electronic circuit,guides students to use AD835 device to complete the
5、design of typical communicationcircuit and realize the practical function of modulation and demodulation By introducing CDIO mode into practicalteaching,studentsengineering practice and engineering management ability are greatly improvedKey words:communication electronic circuit;modulation and demod
6、ulation;experimental teaching;CDIO mode收稿日期:2022-04-25基金项目:国家自然科学基金项目(62073055);2021 年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目(辽教办 2021 254 号);大连海事大学校级教改项目(2022 年大连海事大学教改项目创新创业专项)作者简介:滕君华(1984 ),女,山东昌乐人,硕士,实验师,主要从事通信与信息系统相关的实验教学工作。Tel:0411-84723705;E-mail:tengjunhua dlmu edu cn0引言在新工科背景下,将实际工程应用与理论知识紧密结合变得愈发重要,而在通信电子线路
7、类课程中大多数学校多年沿用的经典器件已经难以满足现在越来越高的实验需求1 3,例如像频谱搬移、调制、解调、混频等一系列基础知识的传统验证性实验难以达到工程能力的培养目标,我校实验中心将 CDIO(Conceiving-Designing-Implementing-Operation,即构思-设计-实现-运作)教学模式应用到通信电子线路实验教学实践中,引导学生学以致用,将理论知识与实际项目相结合4 6,产生了良好的教学效果。1器件选型-项目构思通信电子线路类项目中,器件的选型是项目成功实施的重要前提和必要保障,其对应于 CDIO 模式中的“构思”阶段。在实施器件选型阶段,学生应该充分考虑项目需求
8、与器件性能,在这一阶段向学生介绍新第 42 卷型乘法器,并引导学生建立项目全盘把控的大局意识。AD835 采用 ADI 公司具有专利的制作工艺进行设计制作,其乘法核在执行乘法运算时具有较高的线性度和低乘法噪声并支持直接电压输出而无须电流转换。封装方面,AD835 采用通用的直插式 DIP-8 或小巧的贴片 SOIC-8 封装。AD835 可以直接产生由两组差分输入进行运算后的电压输出而无须经过电流转换,其总传递函数为:W=(X1 X2)(Y1 Y2)U+Z(1)式中:X1、X2和 Y1、Y2分别为 XY 的差分输入;U 为电压调整系数,默认情况下约为 1 05,可通过相应引脚进行调整,Z 为直
9、流偏置输入,可以通过电位器在相应引脚上进行调整8。2电路设计-项目设计电路设计阶段对应于 CDIO 模式的“设计”阶段,即在经过充分构思选型后进入构思落实阶段,在此阶段可以有效引导学生对前期构思进行修改与细化落实7。通过上一阶段对芯片的深入调研了解后,学生在此阶段进行了基于 AD835 的各种典型通信电子线路设计。2 1AD835 双边带调制电路设计双边带调制(DSB)由于只传输调制信号的边带,因而能实现较高的发射功率利用率。AD835 由于具有较宽的线性带宽、低乘法噪声系数和宽动态范围,因此特别适合于 DSB 的调制。其典型电路如图 1 所示,电路以 AD835 为核心,低频调制信号从 AD
10、835 的 X差分输入端接入,高频载波从器件 Y 差分输入端接入,两路信号经 AD835 的乘法核运算后直接输出已调电压信号。由于 AD835 可以直接输出电压信号,其输出信号不需要经过电流转换即可实现 DSB 调制,可大大简化电路复杂性,提高电路可靠性。图 1AD835 幅度调制电路2 2AD835 解调电路设计幅度调制信号解调过程中需要将已调信号从高频段搬移至调制低频段,此时需要工作频带较宽的器件。AD835 应用于解调电路设计中以 DSB 解调最常见,DSB 调制方式常用同步检波法实现信号的解调9,其具体过程为:接收机天线接收已调信号并进行低噪声放大滤波后输入到解调电路。已调信号输入到
11、AD835乘法器的乘数输入端(X 端),同步载波从乘法器的 Y端输入。AD835 的 X、Y 端输入相乘即可获得频谱搬移后的信号,但此信号仍包含有载波和待提取调制信号分量,还需要经过低通滤波获得调制信号10-11。低通滤波设计中考虑到无源滤波方式对信号衰减较大,可能会损失有用信号,此处设计采用有源低通滤波方式对调制信号进行滤波输出,根据这一性能的要求设计出的完整电路如图 2 所示12。2 3AD835 倍频电路设计倍频电路主要用于发射机中进行频谱搬移或者增大调制度,在实际设计中主要采用乘法器进行倍频,基图 2AD835 解调电路本原理是乘法器的乘数端(X 端)与被乘数端(Y 端),输入等幅同相
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