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大赛作品详情
普通振幅调制
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作品名称:普通振幅调制
学校名称:山东交通学院
参赛队伍:武晓明
参赛老师:武晓明  

详细说明

(含开发背景、结构说明、功能与使用说明等,字数不超过1000)

教学设计

一、课  题:普通振幅调制(AM- Amplitude   Modulation)

二、教学背景:

通信原理是电子信息工程专业和通信工程专业学生的一门重要专业课,是自动控制专业学生的一门选修课。而本节内容是本课程最重要的一节,通过本节课程,引起学生对该课程的兴趣,培养学生对通信系统系统通信方式的理解,让学生掌握学习该课程的方法。

三、教学思想:

本节是普通振幅调制(AM),是一种重要的调制方式,也是学生首次接触到频带传输方式,要让学生从理性上理解调制和解调的意义,普通振幅调制的调制原理,感性上熟悉普通振幅调制信号的时域信号波形和频谱图,因此采取以下教学方法及设计。

四、教学方法:

多媒体教学。多媒体教学包含了系统通信动画及备图片,系统仿真演示。

五、教学思路:

由世界需要信息传输和交换、而低频(基带)不能远距离传输的图片,引出调制的意义,分析普通振幅调制的定义,引出普通振幅调制的概念及系统实现,然后给出了系统通信的时域和频域波形,最后引出振幅调制仿真与总结。

六、教学目标:

1)了解通信系统的组成,熟悉调制的目的和意义。

2)掌握普通振幅调制的定义及系统组成和实现。

3)掌握普通振幅调制的时域波形和频域频谱图,解调的方式方法。

七、重点、难点:

1、重点:掌握普通振幅调制的时域波形和频域频谱图,解调的方式方法。

2、难点:掌握普通振幅调制的定义及系统组成,系统是如何实现频谱的线性搬移的。

八、教学特色:

1)引人入胜。先由世界需要信息的交流和交换的图片配合货物装载、运输和卸载的动画,讲解一般通信系统的构成、调制的意义,引出本节课题普通振幅调制概念。

2)层层递进。该节内容共有3个层次,5项内容,层层递进,过渡自然。

3)互动良好。设计了有趣的小问题与学生互动。

4)多媒体丰富。多媒体课件包含了系统通信动画及大量图片、系统仿真。

九、作业:

围绕教学重点,布置了2个作业(见PPT),及课下的实验室参观。

十、选用教材

选用十一五国家级规划教材。《通信原理》,樊昌信、曹丽娜编著。国防工业出版社,2015.08

 

 

 

 

 

 

 

 

(含教学思路、课程设计方案等,字数不超过3000字)

教学进程

1、引入课题

由马来西亚航空公司航班MH370失事说明世界需要信息交流、信息共享,引出通信系统的一般模型,分析系统模型都包含调制和解调环节。

20143800:42航班在马来西亚吉隆坡国际机场起飞,计划06:30在北京降落。01:20,航班在马来西亚和越南的交接处与胡志明管控区失去联系,且并未收到失踪飞机的求救信号。随着广播、电视、互联网和其它电子媒介的出现,随着各种现代信息传输方式的飞速发展,人与人之间的时空距离骤然缩短,整个世界紧缩成一个村落

地球村是互联网的发展,是信息网络时代的集中体现,而所有一切的信息传输交换都离不开通信系统,而远距离通信系统都会包含调制环节。

接着由一组图片引出议题,为什么远距离通信必须包含调制,调制的意义和目的何在。

1、频率低衰减就大,频率低波长就大,容易出现衍射,产生干扰,而且在自然界中物体的震动多为低频震动,产生干扰较为容易,还有就是在短波中容易在大气电离层产波的反射,而长波则会穿透大气向宇宙辐射,基带信号不适合远距离传输基带信号不能远距离无线传输

2、交流信号要有效辐射和接收,天线的尺寸应和波长相比拟。当天线的长度L约为1/4波长时,天线收发转换效率最高。频率越低,所需天线的孔径越大,而天线的孔径是受物理条件限制的

3、通过调制,把多个基带信号分别搬移到不同的载频处,以实现信道的多路复用,提高信道利用率。

2、教学内容                                                                

1.信号为什么要调制

2.如何实现振幅调制

3.普通振幅调制基本特性

4.普通振幅调制仿真与解调

5. 普通振幅调制分析总结

5.1.1)信号为什么要调制

低频信号(基带)通信距离有限

进行频谱搬移,匹配信道特性,减小天线尺寸

实现多路复用,提高信道利用率

改善系统性能(有效性、可靠性)

讲解:频率低衰减大,频率低波长大,容易出现衍射,产生干扰,而且长波则会穿透大气向宇宙辐射,而调制可以进行预先规划频谱搬移,更好的匹配信道特性,使信号在信道内得以更好的传输,并且可以减小天线尺寸。

实现频率的再分配

使得整个频带成为统一、协调的分配体系

基于以上有必要对信号采取有效合理的调制方式1.2

5.1.2)如何实现普通振幅调制(AM

普通振幅调制(AM)是把信号转换成适合在信道中传输的形式,用调制信号去控制载波幅值参数的变化,载波(未受调制的周期性振荡信号)可以是正弦波,也可以是非正弦波,已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通常又称为线性调制。

意义:利用乘法器和加法器实现时域中已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化,频域中基带信号频谱在频域内的简单搬移到制定频谱位置。

那么时域波形和频谱是什么样子的呢,引出2.1

5.13)普通振幅调制(AM)基本特性

正常调幅和临界调幅的信号包络与调制信号波形相同,可以用包络检波法将原信号恢复。如果出现过调幅现象,用包络检波将发生失真。

普通振幅(AM)信号的频谱由载频分量、上边带和下边带三部分组成,上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同,下边带是上边带的镜像。波形图和频谱图可以对通信信号进行模拟仿真。

引出2.2

5.1.4)普通振幅调制(AM)仿真与解调

1)普通振幅调制(AM)仿真有四个部分:载波、调制信号、已调信号时域波形以及已调信号频谱图。

 讲述包含的波形特性和意义,并对仿真进行演示。

2)普通振幅调制(AM)的解调

正常调幅和临界调幅的信号包络与调制信号波形相同,可以用包络检波法很容易恢复出原信号。

包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。

普通振幅(AM)信号的频谱由载频分量和边带分量组成,载波分量并不包含传输信息,那么传输载波分量会对整个发射功率有什么影响呢,从而引出5.1.5

5.1.5)普通振幅调制分析、总结

普通振幅调制(AM)信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关,载波分量并不携带信息。有用功率(用于传输有用信息的边带功率)占信号总功率的比例称为调制效率, 普通振幅调制(AM)信号调制效率较低,当调制系数为1时,其调制效率最高为1/3

普通振幅调制(AM)调制的优点是接收设备简单,解调方便,便于接收;缺点是功率利用率低,抗干扰能力差。

3、课堂总结

总结该节课的重点普通振幅调制的定义、系统组成实现、普通振幅调制(AM)的时域波形和频域频谱图以及解调方法。要求同学们课下多去实验室参观学习。

4、布置作业

调幅系数m又称调幅度,通常用百分数表示,反应基带信号改变载波幅度的程度,它有哪几种情形?

普通振幅调制(AM)信号包含上、下边频分量和载波分量;边频分量振幅小于载波分量振幅的一半,能否去掉载波和其中一个边频?

(含课程的适用性、实用性、创新性等,字数不超过500字)

1)引人入胜。由马来西亚航空公司航班MH370失事说明世界需要信息交流、信息共享,引出本节课题。

2)层层递进。该节内容共有3个层次,5项内容,层层递进,过渡自然。

3)互动良好。设计了有趣的小问题与学生互动。

4)多媒体丰富。多媒体课件包含了仿真、系统通信动画及大量设备图片。

 

 


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