多课程融合的“信号与系统”实验教学改革

为了学生更好地理解基本概念和提高综合实践能力,同时加强与相关课程的联系,作者提出了一种多课程融合的"信号与系统"课程实验教学方法。这种教学方法融合理论与实践、软件与硬件,以及其他课程(如"电子测量与电子电路实验""电子电路基础""数字电路与逻辑设计"和"C语言编程"等)的知识。论文通过一个教学案例探讨了多课程融合的"信号与系统"实验教学方案设计和教学实践情况。教学中利用Matlab和Filter Pro等软件对实验原理进行仿真分析,硬件实验采用了美国德州仪器(TI)公司的TIVA Cortex M4 TI模拟创新实验套件。教学试点结果表明,通过以上教学方法的改革加强了课程间知识点的联系,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的实践和创新能力,教学效果得到学生的认可。

汉克-贝塞尔光束在海洋湍流信道中的螺旋相位谱分析

携带轨道角动量的汉克-贝塞尔(Hankel-Bessel,HB)光束具有无衍射和自聚焦特性,用来作为信息传输的载体有望增大信息传输容量.基于Rytov近似理论,推导得到了HB涡旋光束经过海洋水平弱湍流信道后的螺旋相位谱的解析表达式,并利用数值仿真方法研究了海洋湍流参数对轨道角动量模式探测概率的影响.结果表明,海洋湍流导致发射轨道角动量模式的探测概率下降,出现模式串扰和螺旋相位谱扩展.海洋湍流对HB涡旋光束的负面影响随着轨道角动量模式数、传输距离、温度方差耗散率的增加而增强,随湍流动能耗散率的增加而减弱.HB涡旋光束受以盐度波动驱动的海洋湍流的负面影响更大.另外,在弱湍流及几十米传输距离条件下,HB涡旋光束的传输性能要差于最佳束腰大小设置的拉盖尔-高斯涡旋光束.这些结果有望为海洋环境水下光通信链路的实现提供一定的参考价值.

相移超结构光纤布拉格光栅OCDMA编/解码器及其相关特性

研究了基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的光码分多址(OCDMA)编/解码器的结构及实现双极性编/解码的原理。利用传输矩阵法仿真了器件的相关特性,推导了因光栅周期不同而导致的编/解码器之间布拉格波长偏差对器件相关特性的影响。结果表明,随着码字长度的增加,器件的相关特性得到改善;但是当保持码片间隔不变而增加码字长度时,编/解码器的相关特性对布拉格波长偏差更加敏感,对于长度为31的Gold序列,当码片间隔为6 ps,布拉格波长为1.555μm时,布拉格波长偏差<0.02 nm方可得到编/解码器之间良好的相关特性;这表明同一码字可以在不同的布拉格波长下重复使用,此特性有望用于波分复用(WDM)型OCDMA系统中。

基于光纤布喇格光栅的光CDMA编/解码器

介绍了基于光纤布喇格光栅(FBG)的光CDMA编/解码器(E/D)。分别给出了非相干光二维FBG编/解码器、振幅调制超结构光纤布喇格光栅(SSFBG)编/解码器、相干光二进制相移键控(BPSK)SSFBG编/解码器、可重构四进制相移键控(QPSK)SSFBG编/解码器的构造方法和最新研究进展,并分析了几种编/解码器的优缺点。

基于相位/强度调制的伪毫米波超宽带信号的光学辅助探测(英文)

针对伪毫米波超宽带信号脉冲宽度窄且信号强度低而不易探测的特点,本文提出了两种光学辅助包络探测方案.将伪毫米波超宽带信号调制到光载波上,利用光纤布喇格光栅带通滤波器滤出调制器输出的第一边带信号,通过光电探测器和低通滤波器便可以得到用于判决的伪毫米波超宽带信号的包络信息.数学推导和仿真分析了分别采用相位调制器和强度调制器对输出包络信号振幅的影响.研究结果表明:强度调制器需要偏置控制电路来稳定偏置点的位置,当强度调制器工作在最小传输点时,得到的包络信号幅值最大;相位调制器无需偏置控制电路,其输出信号包络的幅值等于使用强度调制器的系统可得到的最大值;使用相位调制器的系统较使用强制调制器的系统具有结构更简单和插入损耗更低的特点.

基于团队学习方法在“信号与系统”课程中的实践

基于团队学习(team-based learning,TBL)教学方法强调学生创新能力以及参与意识的培养。基于"信号与系统"课程的特点研究了TBL教学方法应用于该课程的可行性,并进行了教学试点和教学效果对比分析。团队教学活动主要包括课上的测验和讨论,以及课下的知识点总结和求解应用题。实践结果表明:TBL教学法与传统教学法相结合,不仅提高了学生的学习成绩,还培养了学生的自主学习意识以及分析问题、解决问题的能力。

混沌多值序列用于光码分多址系统的性能分析

针对光码分多址(OCDMA)系统对地址码的要求,提出了一种利用3阶Chebyshev混沌多值序列编码的方案,给出了码字的生成方法;基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)编/解码器,利用传输矩阵法仿真分析了系统相关特性与码字长度、量化级数的关系。结果表明,多值混沌序列用于OCDMA频谱相位编码是可行的。

用改进的模拟退火算法构造光正交码

提出了一种利用模拟退火算法构造任意码长、任意码重(n,w,1)光正交码(SA-OOC)的方法。此方法由三个步骤组成:根据自相关特性筛选可能的码字;去除重复的码字;利用模拟退火算法根据互相关特性组合出一个符合条件的码组。仿真结果表明:该算法具有简单、易于实现的特点;与使用素数码(PC)、扩展的素数码(EPC)、二次同余码(QC)的系统相比,以SA-OOC作为地址码的系统具有更好的误码率特性。SA-OOC有望用于二维光地址码的构造。

光码分多址相位编／解码器

介绍了几种基于相干光的光码分多址(OCDMA)相位编/解码器。分别给出了采用空间光调制器(SLM)、平面光波导(PLC)、超结构光纤布喇格光栅(SSFBG)技术的OCDMA编/解码器的工作原理及最新研究进展,并分析了它们的特点。基于SSFBG的编/解码器在产生超长光学码方面是最好的;平面光波导编/解码器由于可实现单片集成,也是一种很有前途的器件。

基于空时编码的轨道角动量复用海洋无线光通信系统的传输特性仿真

为了解决轨道角动量复用水下无线光通信系统中海洋湍流引起的信道串扰问题,对空时编码技术在该系统中的应用进行了研究。基于Rytov近似,利用协方差法和插值法产生了具有相关性的随机相位屏,模拟了时变的海洋湍流信道对轨道角动量信号的影响,仿真分析了采用空时编码的轨道角动量复用光通信系统传输特性、时变湍流屏的相位结构函数以及轨道角动量光束经时变仿真信道后的探测概率分布,仿真结果符合理论预期。仿真结果显示利用空时编码技术能够有效降低海洋湍流对系统误比特率的影响。

面向新工科“信号与系统”课程思政建设

卓有成效的课程思政建设有利于提升新工科人才素质培养质量。以“信号与系统”为例探讨电子信息类课程思政建设思路,基于《工程教育认证标准》规定的学生素质培养要求挖掘课程思政元素,设计“科教-思教”融合式教学案例,探索课程思政教学模式和评价效果。

“信号与系统”多媒体教学课件的研制

本文介绍了由Matlab和FLASH MX软件制作的“信号与系统”多媒体教学课件的研究开发和使用情况。文章包括三部分内容。第一部分简要介绍了“信号与系统”多媒体教学课件的主要内容,本课件除用Power Point制作的电子教案外,还包括用FLASH MX制作的动画和用Matlab GUI实现的由数据驱动的交互式软件;第二部分介绍了制作课件时使用的主要工具软件及其使用技巧,给出了部分教学课件的制作实例;第三部分结合教学实践分析了在使用多媒体教学课件进行授课时应注意的问题。

软硬件结合的“信号与系统”课程实验教学

为了促进学生深入理解基本概念、基本原理以及提高综合实践能力,本文提出了一种基于德州仪器公司(TI)实验套件和Matlab仿真相结合的"信号与系统"实验联合教学法。以"正弦脉冲宽度调制波的产生和滤波"实验为例,详细阐述了软硬件相结合的实验教学的方案设计和实施情况。

数字信号处理双语教学教材选用与建设

研究了双语教学的教材选用和建设等问题,结合在北京邮电大学的双语教学实践就双语教学教材建设和使用提出了一些建议。

基于团队学习的混合式教学模式研究

本文结合传统讲授型教学法与基于团队学习的教学法,设计并构建了基于团队学习LTBL(Lecture and Team based Learning)的混合教学模式。以“信号与系统”课程为例,详细介绍LTBL教学模式的内容并对教学效果进行了分析。教学实践结果表明,LTBL教学模式在提高学生学习自主性、交流互动以及学习成绩方面有着重要作用,实现了以学生为中心的教学目标,为相关教学改革提供了参考。

数字信号处理双语教学的研究和实践

介绍了“数字信号处理”课程双语教学的研究和实施情况,指出了选取合适的教材对于取得良好的教学效果是非常重要的;授课内容应根据教学大纲的要求作适当增删;在教学实践中应根据教学双方的实际情况合理分配中英文授课比例;最后,教师还应重视教学信息的反馈。

用遗传算法构造光正交码

提出了一种利用遗传算法构造任意码长、码重、自相关限、互相关限光正交码(GA-OOC)的方法,设计了新的码字矩阵;分析了基于GA-OOC的光CDMA系统的误码率性能。仿真结果表明:该算法具有构造算法简单、易于编程实现的特点;与基于PC,EPC,QC和BIBD-OOC的光码分多址系统相比,GA-OOC的光码分多址系统具有更好的误码率性能。GA-OOC有望用于构造二维光地址码。

四相移超结构光纤布拉格光栅编／解码器特性

利用传输矩阵法研究了四相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)光码分多址(OCDMA)编/解码器的结构和工作原理、频谱特性、相关特性。仿真结果表明码字的相关特性直接决定了编/解码器之间的相关特性,这对基于频谱相位编码的OCDMA编/解码器的设计具有一定的指导意义。

用遗传算法生成光正交码

生成性能良好的光正交码(OOC)是实现光码分多址(OCDMA)通信的关键技术之一。文章提出一种利用遗传算法生成任意码长、码重的(n,w,1,1)光正交码(GA-OOC)的改进方法。设计了新的码字矩阵,迭代中引入了新移民。仿真结果表明,改进后的算法收敛速度更快;基于GA-OOC的OCDMA系统由于码长和码重相互独立,便于更加合理地使用系统的硬件资源,且具有更低的误码率。

SEED光开关的响应时间及扩散特性分析

介绍了自电光效应器件(SEED)的基本结构及工作原理,通过对其等效电阻-电容(RC)模型的分析,得出SEED电压-时间(V-t)特性及电压-半径(V-r)扩散特性的表达式.为优化器件性能,利用仿真,在不同光斑尺寸控制光入射下,对SEED的开关性能进行比较.结果表明,采用光斑半径较小的控制光入射可提高SEED的开关速度;SEED只有在控制光入射中心处才能保持其良好的开关特性.