通信原理论文范文第1篇
摘 要：传统监测微功率无线通信信号对电能表干扰的方法，没有明确路径损耗数据，导致方法存在监测效果较差、信号捕捉率较低的问题，提出一种新的干扰监测方法。基于ZigBee技术，完成微功率无线组网方式的选取，通过预测无线信号在各地区的路径损耗数据，计算各地区无线信号的分布情况，并构建干扰监测模型，利用频谱分析仪测量无线通信信号的频率，并通过电磁辐射分析仪，完成对电能表天线附近电场强度的检测，实验结果表明，研究方法的监测性能更好，且微功率通信信号捕捉率更高，综合有效性更好。
关键词：微功率;无线通信;通信信号;干扰监测;ZigBee技术
Research on Interference Monitoring of Micropower Wireless Communication Signals to Electric Energy Meter
Yang Mei
（Weinan Vocational and Technical College， Weinan 714000， China）
Key words：micropower; wireless communication; communication signal; interference monitoring; ZigBee technology
0 引言
微功率無线通信技术具有功耗低、通速率高、组网自由度高等优点，因此微功率无线通信技术在电能表中的应用，成为无线通信领域发展的必然趋势，但也成为了电能表的干扰因素，因此针对于微功率无线通信信号对电能表的干扰监测研究，成为改进电能表中微功率无线通信技术的重要依据[1]。微功率无线抄表技术是近年来新兴起的先进抄表技术，在使用该技术后，抄表速率得到大幅度提升，因此越来越多的电力公司重视并使用这一技术，甚至有更多的电力公司将该抄表技术设置为主体技术，其它技术设置为辅助技术。微功率无线抄表技术的快速发展，将会推进更多地区和领域使用微功率无线通信产品[2]。
装有微功率无线通信信号的智能电能表在运行时，会导致无线通信信号的质量下降，并且通信距离也会受到限制，当电能表使用的开放频段为470MHz无需授权频段时，就可能出现通信中断的情况，电能表通信信号会受到微功率无线通信信号的干扰，使电能表的工作质量与工作效率受到严重影响，会给供电企业带来巨大的损失，甚至也会给用电户带来一些用电故障或危险。因此，当下的微功率无线通信信号对电能表的干扰监测研究十分重要。
文献[3]提出微功率无线通信信号对电能表的干扰研究，为分析微功率无线通信信号对智能电表的干扰，针对国家电网公司企标中对微功率无线发射机功率不超过50mW的要求，对符合该标准产品的无线通信信号所产生的电场强度进行理论计算和实际采样测试，该方法能够实现微功率无线通信信号对电能表的干扰监测，但是检测准确性较差;文献[4]提出基于核回归的移动通信信号干扰评估算法研究，构建对非参数核回归预测模型，并改进模型的预处理过程和预测权重，优化窗宽和核函数参数，同时结合频谱仪、工程移动通信设备等专业测量仪器实测获得的数据，完成对实际干扰的监测，但是该方法的监测时间较长。
针对以上问题，提出微功率无线通信信号对电能表的干扰监测研究，以提高微功率无线通信技术质量。
1 微功率无线通信信号对电能表的干扰监测模型
基于微功率无线通信信号对电能表的干扰监测模型的构建，可以从微功率无线组网方式、干扰监测模型的测试原理、干扰监测模型的测试方案3方面进行研究分析。
1.1 微功率无线组网方式
基于ZigBee技术，完成微功率无线组网方式的选取，ZigBee技术是一种比较简单的近距离、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，该技术主要应用于短距离通信传输与远距离通信网络控制。ZigBee技术在微功率无线组网方式的应用构架如图1所示。
微功率无线组网方式由应用软件管理控制，并运用网络层通过两种不同方式，将通信信号传输到物理层，利用介质存取层与数据链路层，实现对通信干扰信号的监测。ZigBee网络技术在实际应用中，具有极强的组网能力，如充当节点进行收发数据，为设备提供路由服务功能等。该技术拥有3种组网方式，分别是星型组网、树状组网以及网状组网，3种不同的组网方式均属于拓扑结构，其中网状组网方式在覆盖范围与网络自愈能力均优于另外两者，因此针对电能表的微功率无线通信方式，本次研究采用网状组网方式[5]。
1.2 干扰监测模型的构建
由于无线信号具有空中衰落的性质，导致微功率无线通信信号对电能表会产生干扰，无线信号的空中衰落包含快衰落、慢衰落、路径损耗3种衰落方式，且无线通信信号的路径损耗在各种环境条件下都会存在，其中快衰落与慢衰落是由于地理环境及其他因素，而造成的衰落速率不同的两种衰落[6]。
为实现微功率无线通信信号对电能表的干扰监测测试，需要建立在无线通信信号的传播模型的基础上，利用干扰监测模型的原理与依据，建立无线信号传播模型，通过预测无线信号在各地区的路径损耗数据，再根据数据来计算各地区的无线信号的分布情况。目前无线信号的传播模型大多是经验模型，而主要运用的是经验模型中的自由空间模型，自由空间模型是无线通信信号传播中最简单的模型，无线电波的损耗只与传播距离和电波的频率有关[7]。自由空间模型中的信号传播计算公式如下：
式中，x表示路径损耗;l表示距离;λ表示无线电波的波长。
其中无线电波的波长可以根据电波频率进行计算，其公式为：
将公式（2）代入公式（1）中，得到数据模型为：
该模型为自由空间的数学模型，即干扰监测模型[8]。
1.3 干扰监测模型的测试方案
基于ZigBee技术，实现微功率无线通信信号对电能表的监测监控，并采用的组网方式。ZigBee技术的不断普及，使基于ZigBee技术的无线通信监测技术得到升级完善[9]。因此本次研究建立一种室内互联互通的微功率无线通信模型，以测试无线通信信号对电能表的干扰。室内模型搭建如图2所示。
如图设立7个测试点A、B、C、D、E、F、G，在每一个测试点分别放置一个计量箱，并在计量箱中放入多个微功率智能电表，为模拟用户们的实际使用情况，应在各个测试点之中搭建测试节点，图中箭头的连接表示节点连接的作用。根据自由空间模型中，无线通信信号传输距离与路径损耗之间的关系，可推测能耗关系。在进行组网测试时应让C、D、F、G 4点与A点的路径损耗足够高，以保证这4点与A点的通信需要借助B、E两点的测试节点。以此证明出，在无线通信信号进行远距离传输中，会有更高的路径损耗。计算公式如下：
式中，γ表示节点损耗因子;L表示路径长度;t表示远距离传输时间。
2 基于干扰模型的微功率无线通信信号电场强
度监测
2.1 微功率无线信号的通信原理及干扰原理
微功率无线通信是一种利用电磁波信号，在自由空间内传输信息的无线通信技术。电磁波的产生、改变与接收，都会产生电磁场，对于微功率无线通信信号的电磁场如图3所示。
图3表示半波偶极子天线在发射或接收微功率无线通信信号时，所产生的电磁场。无线通信信号在转发后会被调制成为正弦波，电压会出现极性变化，导致电能表中天线与其它电子原件之间产生微弱的电场，而电场的产生必然会形成磁场，此极性变化与天线及附近原件的电流方向会在一个周期变换两次[10]。这样电场与磁场的变化也就呈周期性变化，并且周期与电流变化周期相同，这种周期性变化的电磁场，就成为了电能表的干扰源，并且会影响到电能表的稳定性。微功率无线通信信号对电能表的干扰性的强度，与微功率无线通信信号所形成的电磁场存在一定关系：随着电场强度的增加，电能表的稳定性会降低，并且随着关系曲线斜率的降低，电能表的数值会趋近一个稳定数，而此时电能表的稳定性已经受到了很大的影响，严重的影响了电能表的正常运行。
2.2 470MHz微功率无线信号电场强度的测试
微功率无线信号产生的电场强度与电能表的干扰性，存在一定关系。因此可以通过检测电能表的电场强度，来完成对微功率无线通信信号电能表的干扰监测。接下来要针对电能表中常用的470MHz微功率无线信号，进行电场强度的测试。
2.2.1 微功率无线信号功率测试
为检测电能表的电场强度，首先要测量无线信号的功率，虽然电能表的无线信号的功率会标明出范围，但也要经过实际测量来确定无线信号的功率，是否符合测量要求，限制范围为470MHz～480MHz。本次研究采用高精度的专业测量仪器：安捷倫E4440频谱分析仪，该仪器可按照国际标准，测量无线通信信号的频率，实现电能表无线通信信号功率的高精度测量。测量仪器测试结果如图4所示，其显示数据为476.3HMz，表示该电能表达到了测量标准，能够用于完成对电场强度的测量。
2.2.2 电能表天线附近的电场强度测试
采用德国的先进设备，完成对电能表天线附近电场强度的检测，该设备为PMM8053电磁辐射分析仪，电磁波由天线发射与接收，因此在天线附近的电场强度最强，需要将设备的测试探头放在接近电能表发射天线附近，并尽量接近天线，但不能使测试探头与天线接触，以避免损坏仪器，测试结果如图5所示。
图5中设备所显示的数值为90.05V/m，即为该设备检测的电能表天线附近的电场强度。当电能表的场强在10V/m内时，不会发生故障和误差，因此可以证明该电场强度的大小已经能对电能表产生较大干扰，会使电能表的稳定性会受到一定的影响。
3 实验研究
3.1 实验目的
为了验证本次研究方法的综合有效性，进行对比实验，与文献[3]方法、文献[4]方法进行对比，通过对比3种方法，在同一微功率无线通信信号下对电能表的干扰监测性能，比较分析研究方法的监测能力，实验设备如图6所示。
3.2 干扰监测性能对比实验
首先检测不同方法的干扰监测性能，通过对比不同方法的信号监测频率及范围，来检测方法的监测性能，信号监测范围越大，且分布越规律，表示方法的监测信号越稳定，监测性能越好，实验结果如图7所示。
分析图7可知，文献[3]方法的信号频率在-40～10Hz之间，监测范围较小;文献[4]方法的信号频率虽然范围较大，但是规律性较差;而研究方法的信号频率范围在-40～40Hz之间，且分布规律，信号稳定更高。通过以上数据可以证明，本次研究的监测方法在监测范围与信号稳定性上均优于传统监测方法，可以体现出研究方法在微功率无线信号监测上的可行性与可发展性。
3.3 信号捕捉率对比实验
检测不同方法的信号捕捉率，信号捕捉率可以体现方法监测信号的能力，捕捉率越高表示方法的性能越好，3种方法的捕捉率如图8所示。
通过图8可知，文献[3]方法的捕捉率始终低于70%，献[4]方法的捕捉率始终低于69%，而研究方法的捕捉率在65%～96%之间，且不同时刻下均高于传统方法。对微功率无线通信信号的捕捉率，可以体现方法监测微功率无线通信信号对电能表干扰性的高效性，捕捉率数值越高，表示方法的有效性越好，通过实验数据可以证明，本次研究的监测方法性能更高，这是由于该方法建立了微功率无线组网模型，能够实现对微功率无线通信信号的捕捉，提高了方法捕捉信号的效率。
4 结语
通过建立微功率无线通信信号对电能表的干扰监测模型，完成对微功率无线通信信号电场强度的监测分析，能够确定微功率无线通信信号会对电能表产生一定干扰，并给出监测干扰的有效方法。同时将研究监测方法与传统监测方法进行对比实验，通过实验数据证明了研究监测技术的优势。本次研究方法能够进一步推进微功率无线通信信号对电能表干扰监测技术的发展，为研究出降低甚至阻断干扰的方法，提供有力的依据。
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通信原理论文范文第2篇
【摘要】 “通信原理”是电子信息类本科专业非常重要的专业基础课程，其原理抽象、理论性强，为了提高教学质量，本文结合课程的特点及本院实际教学经验，从教学与实验方面探索提高课程建设水平的思路和改革方案。
【关键词】 工程模式 通信原理 教学改革 实验 课程建设
一、引言
随着科技的飞速发展，电子信息技术在科技领域发挥着越来越重要的作用。根据社会发展的需求，应用型本科高等院校应适应目前这一现状，培养出能从事各类电子信息系统的研究、设计、制造、应用和开发的复合型高级工程技术人才。如何实现这一目标是高校亟待解决的一个难题，也是教师所面临的一项重要课题。“通信原理”课程是电子信息类专业非常重要的专业基础课程，也是许多学校研究生入学考试的专业课程之一。“通信原理”既在整个课程体系中起到承上启下的作用，也是学生“信息素养”的重要内涵，对学生毕业后的工作有很大的帮助[1]。由于本门课程的重要性及其自身内容具有原理抽象、理论性强、数学基础要求高等特点，研究如何提高教学效果、调动学生学习的积极性、将理论知识运用到实践中去，具有重要的现实意义。
自2000年发起研究和实施CDIO工程教育模式以来，工程教育模式已为教育界、产业界所瞩目，成果非常显著。工程教育模式让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。以综合的培养方式使学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力达到预定目标[2]。因此，通过引入工程模式，进行“通信原理”整体课程体系优化，提高教学效率，培养学生自主学习的能力，以响应学校对本专业“卓越工程师”项目的支持以及对地方“亲产业”理念的体现。
二、教学改革探索
2.1 教学理念改革
转变教学理念，根据不同层次人才培养的要求，以及本校对培养“卓越工程师”以及“亲产业”应用型人才的理念，采用分级教学，区分卓越类和普通类不同层次的培养需求，有针对性地修改培养方案。
通过分级教学，将卓越班和普通班区分开，明确教学目的。卓越班在教学过程中既要注重实践，同时也要掌握重点公式的推导，为今后在该领域深造打好理论基础。而普通班的教学更侧重于培养技能强硬、善于合作、会干实事的应用型人才，从而适应就业需求[3]。
2.2 教学内容改革
进行工程模式下的教学改革，要重组教学内容，统观全局，分清层次，有详有略，确定重点难点。本院“通信原理”课程开设时间并不长，相应的教学大纲和要求同其他重点学校相比存在一定差距。制定一个适合本院专业特色和学生特点的培养模式，就要求教学大纲从根本上进行改革，制定符合地方需要的应用型人才培养方案。“通信原理”课程内容包括通信的基本理论、模拟调制、数字传输、差错控制技术等几个部分。由于现代通信的发展趋势是数字通信，因此，将教学重点放在数字通信部分，着重讲清数字通信的基本原理，并扩展至目前实际使用的数字传输系统，使教学内容具有理论性与实用性。
2.3 教学方法改革
转变一些习惯性的授课方法，将工程模式灵活地贯穿到教学过程中。将课程所涉及的理论与现实中对应以及类似的系统进行对照说明，或引入目前通信领域的新技术，激发学生学习兴趣。主要采用多媒体教学，并辅以互动教学、启发教学、形像教学、网络教学、项目驱动教学等多样手段，以学生为主体，发挥学生主动能力，加深他们对重难点的理解，也让他们体会到理论的重要性。具体方法如下：
（1） 多媒体教学：制作高质量的多媒体课件，用最简洁明了的方式展现“通信原理”课程中的重点和难点，同时利用黑板板书进行分析和推导，以课程目标、课堂目标来安排教学，并根据学生反馈适当调整讲课进度与速度。
（2） 互动教学：在讲授重要知识点前，通过问题的形式引导学生，并采取小组讨论、学生回答、老师总结等交互式学习方法，充分提高学生的学习积极性。
（3） 启发教学：在讲授基本概念、基本原理之前，先介绍相关的实际应用背景，让学生明白“为什么要学”、“如何应用”，让学生对其应用建立直观的感性认识，激发学生的学习兴趣，从被动学习转为主动学习。
（4） 形像教学：讲解抽象概念以及原理时，采用动态的信号波形图、频谱图加以验证，既可以利用动画方式直观地呈现信号的特点，又可以加深学生对数学公式推导的理解，提高学生主体的参与度。
（5） 网络教学：根据本校所建立的网络平台，开设“通信原理”课程网站，提供全方位的信息，包括课程通知、教学资料、作业系统、试题考核、答疑讨论等，方便学生课后在网上回顾课堂内容，加深理解。通过Email、QQ等方式在网上进行辅导，解答学生的疑难问题，了解学生的学习情况及教学建议，以便及时调整授课方法及进度。
（6） 项目驱动教学：将重要知识点应用于实际工程，进行理论联系实际。将抽象理论形象化，提高学生的学习兴趣，锻炼他们的实践能力，进而培养他们的创新意识。项目包括虚拟实验室仿真平台、课程综合性实验、毕业设计、科研项目等。
2.4 引入工程教育理念
“通信原理”课程知识比较抽象，采取传统的填鸭式教学方式会使学生的学习兴趣下降，为此，将课程的理论概念联系到现实中具体实物，调动学生学习兴趣，从而提高教学效率。 可以根据学生掌握的基本理论与技能，结合学生个人兴趣，将教学内容或实验进行实际应用，通过老师的指导将学生一些可行性通信设计进行合理规划并组建团队，增强学生之间的协作，建立自身的学习模式[4]。
此外，还可以与企业联合进行培养，通过聘请企业技术工程师，结合学生的兴趣与特长，为学生量身定做实训项目。根据学生意愿，鼓励其参与教师科研课题、大学生创新实验计划项目、数学建模竞赛、“挑战杯”竞赛、电子设计竞赛等。通过教学体系改革与实践，不仅可提高学生的理论水平、工程实践能力，更重要的是注重学生创新能力和职业技术能力的培养，在走上岗位后能够迅速掌握新知识，适应新环境。
三、实验课程建设
3.1 实验课程的分层设计
“通信原理”课程实验是其教学的重要组成部分，其目的是通过“通信原理实验箱”来对基本理论和应用进行再次提炼，以加深学生对原理部分内容的理解和进一步掌握，为以后从事相关领域的工作打下较好的基础。课程的实验分为有3个层次：验证型、综合型、设计型。
① 验证型实验：对单体知识点的巩固和掌握，是教学的基本要求，学生可以通过记录波形来巩固基本的理论知识。
② 综合型实验：对多个单体知识点的综合应用，培养学生的综合应用能力，如数字频带调制实验。
③ 设计型实验：为培养学生的创新意识而设置，题目是给定或学生分组自拟，其过程包括方案设计、仿真验证、烧写程序及测试。通过实验箱的二次开发模块，将程序写入FPGA，并用示波器测试设计结果。该过程既培养了学生的创新意识，又锻炼了学生分析问题和动手实践的能力。
实验教学采用以上三种形式，层次由低到高，内容由浅入深、由简单到复杂，有利于学生感性认识的逐步深入，有利于学生动手实践能力的培养和提高，有利于学生综合素质、综合能力的培养。
3.2 建立软件仿真实验
除了硬件仿真实验，还可以将Matlab/Simulink等系统仿真软件引入实验教学，这些仿真软件提供了一个交互式动态仿真平台，学生可以利用直观的方框图以及相关的程序代码对通信系统进行建模仿真，从而摆脱烦琐的数学推导，通过方框图以及程序的理解，加深对通信系统的概念和运行过程的理解，以此锻炼学生的综合应用能力，为学生将来从事相关科研工作打下坚实的基础[5]。
3.3 建立开放性实验室
结合实验室安排，在空闲时间全面开放实验室，学生可根据个人情况预约时间进行实验。开放性实验室给学生提供一个自由学习与实验的空间，激励学生的创造性和创新思维，培养学生的独立工作和独立实验能力[6]。
3.4 校企合作建立联合实验室
与电子通信类公司合作，建立校企联合实验室，为学生进行深入实践和工程开发创造条件。定期邀请企业专家进行指导，利用实验室内的硬件和软件条件，学生可以进行通信传输方面的实验与工程开发。
四、总结
将工程教育模式引入“通信原理”教学与实验是一种先进的理念，是对教学的一种可持续研究，对于教学改革以及实验课程建设都具有非常好的参考价值，对培养学生的实践能力、创新能力、沟通能力和团队协作能力有着巨大的帮助。
联系方式：冯陈伟
单位：厦门理工学院
通信地址：厦门市集美区乐海南里428号1103室
邮编：361024
E-mail：chevyphone@163.com
电话：13696920520
参 考 文 献
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通信原理论文范文第3篇
摘 要 通信原理是通信与信息类专业的一门核心主干课程，在课程体系中起着承上启下的作用。介绍本课程在兰州交通大学通信工程专业教育认证中对应的毕业要求，分析本课程教学现状及普遍存在的问题，以面向工程教育认证的应用型人才为培养为目标，对通信原理课程教学改革、实践方法与持续改进进行探讨。在以培养目标为导向、以学生为中心的教育理念驱动下，讨论通信原理课程基于工程教育认证标准的教学改革。
关键词 工程教育专业认证；通信原理；教学改革
1 引言
工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程师资格和工程教育国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心是确认工科专业毕业生是否达到行业认可的质量标准要求。实行工程教育改革，既可促进我国工程教育的国际互认，又可提升我国工程教育水平和国际竞争力。2006年起，我国已试点开展工程教育专业认证；2013年6月，我国工程教育加入国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》；2016年6月，我国成为《华盛顿协议》的正式会员。
工程教育专业认证是目前兰州交通大学高度关注的重点工作。为促进专业建设，提高人才培养质量，通信工程专业积极开展专业认证工作，并于2016年3月通过工程教育专业认证申请，2016年9月通过自评报告审阅，2016年11月完成专家进校现场实地考察。专家在校期间，通过资料审查、现场观摩、师生座谈等形式，对通信工程专业进行了全面的考察。
通信原理是通信与信息类专业的一门专业基础课、核心主干课程，也一直是通信与信息系统专业研究生入学考试的必考课程之一，在课程体系中起著承上启下的作用。通过本课程的学习，使学生掌握通信系统的基本原理、基本技术和基本分析方法，为以后通信专业学生学习后续专业课程打下必备的基础，建设好这门课程将使大量学生受益。成果导向，以学生为中心，持续改进，是工程教育专业认证的三个核心理念。在这三个核心理念的引导下，为了学生能力的全面提升，为了该课程支撑专业认证的目标，必须对通信原理课程进行教学改革。
2 本专业工程教育认证的毕业要求
按照培养目标关于知识、能力、素质总要求，兰州交通大学通信工程专业培养方案对毕业生的知识和能力进行了清楚阐述。本专业具体的毕业要求如下：
1）能够将数学与自然科学基础知识、专业基础理论和专业知识用于解决通信与信息及相关领域的系统研究、分析、设计、开发等复杂工程问题；
2）能够运用数学和自然科学、电子技术、计算机技术、通信技术等原理进行分析与设计，借助资料查询、文献研究，对通信系统和通信网络进行分析、研究、建模和评价；
3）能够对通信与信息及相关领域应用系统进行设计、开发、调试、优化和维护管理，并能在系统设计中体现创新意识；
4）能够运用现代信息技术、开发工具和实验平台对通信系统和通信网络进行建模、研究，并能分析工具使用的局限性，解决通信与信息及相关领域应用系统设计、建模、调试及实施过程中的复杂工程问题；
5）能够正确认识并评价在通信与信息产业工程实践中的影响，了解通信行业的方针、政策和法律法规等，并能认识应该承担的责任；
6）能够理解通信系统和通信网络开发、实施对经济、环境、社会可持续发展的影响，具有工程意识、效益意识、多学科融合意识，培养工程项目管理和经济决策能力；
7）能够在工程实践中理解并遵守通信行业相关职业规范，具有较好的职业道德、科学的世界观，具有较好的人文素养和社会责任感；
8）能够在多学科背景下的团队中协同工作；
9）能够就专业领域的复杂工程问题与公众进行有效的沟通，具备较好的写作、表达和人际交往能力，并具备一定的国际视野和跨文化交流的能力；
10）能够及时了解通信与信息及相关专业领域的最新理论、技术与国际前沿动态，具有自主学习和适应发展的能力。
本专业十条毕业要求覆盖了通用标准中的12条毕业要求，因此，本专业毕业生具备的知识、能力和素质可以达到工程教育认证的毕业要求。本专业的毕业要求对培养毕业生应具有的专业知识、能力、素质等各方面进行了系统阐述和有针对性的安排。通信原理课程毕业要求分解点的支撑对应于第一、第四项毕业要求。
3 基于工程教育认证的本课程特点与存在的问题
工程教育认证中，我国制定了通用标准，根据专业不同制定了各专业补充标准。图1为七个通用逻辑标准的关系图。工程教育认证办学宗旨为“培养学生能力”，验证手段为“学生学到什么”，办学效果以大多数受教育者达成的质量水平为证明。
通信原理课程内容多，抽象概念多，数学知识多，课程理论性较强，要求学生掌握通信系统的基本原理、基本技术和基本分析方法，为通信专业学生学习后继专业课程打下必备的基础。随着通信技术的快速发展以及工程教育认证制度以培养学生能力为办学宗旨的要求，在该课程的教学中存在以下问题：
1）人才培养以“教”为中心，缺乏对“学”的响应；
2）课程内容更新缓慢，不适应社会发展的实际情况；
3）工程实践教学环节学时偏少，学生缺乏必要的工程实践能力；
4）对学生创新能力的训练重视不够。
针对上述问题，为了使通信工程专业教学更好地与国际化接轨，增强通信工程教育中工程性、实践性及创新性能力的培养，亟待对通信原理的教学现状进行深刻反思，对课程体系、教学内容、教学模式、实训环节、考核标准等进行改革。
4 通信原理课程教学改革的方式
国际工程教育专业认证要求“以学生为中心、教师为辅助，以能力培养为主线，以素质培养为目标”，因此必须对本课程的教学方法进行改革。
优化教学内容 重新安排理论教学和实验教学的课时，课堂教学突出关键理论，重点增加实践性教学内容，实验内容中注重设计性、创造性、综合性。通信原理包含的内容很广泛，以介绍通信系统与通信技术为主，课程中以数字通信系统模型为水平线贯穿全课程，系统地介绍通信系统中信息传输的基本理论、核心概念及思想方法。课程内容设置中重点考虑解决本课程与其他课程的衔接问题，课程内容注重整个系统模型的介绍，先将整个模型搭建出来，在后续的课程中可以将相关内容放在系统框架中进行考查；以通信系统信号设计与处理为核心，解决本课程中公式较多的问题。突出数字基带传输和数字频带传输系统；强化数字通信的内容，结合实际应用介绍4G、5G中用到的最新技术；增加新型通信技术的讲解。
通信原理是通信工程专业的核心基础课，教学的内容既要考虑与后续專业课程之间的联系，还要考虑结合工程实际在专业领域中的运用。把握教学难度，设置合适的目标来激发学生学习兴趣，达到专业认证毕业要求的重要环节。
开展多元化教学模式 采用课堂教学、网络课堂教学、实验教学和实践教学等多种教学形式相结合，邀请行业专家进行新技术讲座，组织学生参加各种竞赛及教师的科研项目等，将课堂教学与课外实践创新活动相结合。改革基本教学形式，采用新课堂教学方式，如以学生为中心营造开放式课堂、专题教学、案例教学、学生讲课及课堂讨论等。在教学过程中双主体互动，强调学生作为学习的主体，教师作为教学的主导。在教学过程中，教师的重点在于教学案例和导学方法的设计，重心转变为如何引导学生学；学生的重心转变为如何学会教师布置的学习任务，如何自己分析问题和解决问题，完成知识的掌握和学习能力的培养。
设计训练环节 精心设计与课堂教学配套的实验环节，实验设有验证实验、仿真实验、综合设计实验、开放设计实验四个层次。通过实验培养学生的学习能力和动手能力，提高学生的综合素质。验证实验考查学生对课程内容的理解，注重理解能力培养。仿真实验要求学生自己设计实验、分析结果、提交报告，注重培养学生的交流、沟通能力。综合设计实验要求学生了解课程内容的相互联系，学会综合分析问题及创新性地解决问题，注重学生动手能力及学习能力的培养。开放设计实验中设计完整通信系统，辅导学生自主设计、实现通信系统，注重培养学生的表达能力和综合分析能力。通过实训环节的训练，综合培养学生的各种能力，从而实现创新意识的培养。
另外还设有生产实习、毕业实习等生产实践环节，让学生建立更直观的感性认识，建立专业的概念、系统的概念、工程的概念，了解现场的规范、要求，了解新技术、新工艺及其实际应用，促进学生综合素质的提高，达到工程认证对学生综合能力的要求。
改革考核标准 将综合能力和人格养成作为评价的重要内容，改变以试卷评价为主的单一形式，建立多形式全过程的考核评价机制。采用平时作业、平时测验与期末考试相结合，理论测试与实践操作相结合，笔试与面试相结合，开卷与闭卷相结合，将考核贯穿于教学的全过程，避免了部分学生平时学习不努力，考试前临时突击的不良学习方式。侧重考查学生知识掌握与能力提高程度，更合理地评价学生的成绩。
5 研究以内外反馈信息为导向的持续改进教学方案
内部反馈信息机制和外部反馈信息机制相结合，对于各种途径调查反馈获得的结果，组织相关教师进行认真分析研究并进行改进，达到工程教育专业认证通用标准中“持续改进”的目标。
内部反馈就是实时了解学生的学习状况。在课程教学中，学生可以通过课堂互动、课后答疑、习题、测试与考试等多种方式，对课程和学习状况进行反馈，还可以通过网络设备与教师交流。为了动态跟踪教学状况，可以通过班主任、辅导员实时了解学生学习状况，并将学生的意见及时反馈给教师。对该课程，学生可以充分利用校园网络平台，发表对课程学习的意见和建议。另外，对于学生的考试成绩做详细的试卷分析，对于失分点较多的题目和题型总结原因，为后续的教学提供改进的依据。通过内部反馈信息机制，教师可以实时掌握学生的学习状况，及时改进教学效果。
外部反馈就是建立毕业生跟踪反馈和社会评价制度，以及时发现人才培养过程中的各类问题，尽快弥补不足，不断持续改进。采取函询、走访、座谈、咨询等方式，对通信工程等相关行业开展人才需求、人才培养模式及课程设置、教学内容等调查研究，评价校友的表现、素质和发展潜力等。社会评价主体包括用人单位与校友。学校、学院经常利用假期组织回访校友活动，通过用人单位反馈、校庆活动、发函、电子邮件、座谈等各种途径，收集用人单位对毕业生的评价，定期进行毕业生跟踪调查。通过与本专业毕业生就业去向较多的铁路局、工程局、城市轨道交通单位定期交流，获得单位的反馈意见，找到所学内容和实际工作内容的差距，对教学及时做出调整。
6 结论
结合工程教育专业认证的基本理念和兰州交通大学通信工程专业具体的毕业要求，分析本课程教学现状及教学过程中普遍存在的问题，从教学内容、教学模式、训练环节、考核标准和教学方案的持续改进等方面，提出通信原理课程教改的一些具体举措。通信原理作为通信工程专业一门重要的专业基础课，在工程教育专业认证知识能力培养中担负着重要作用，通过实践探索出一条符合该课程持续发展的教学改革之路。
参考文献
[1]叶鸿.工程教育专业认证背景下运筹学课程教学改革研究[J].物流工程与管理，2015（11）：299-301.
[2]张华.通信原理慕课建设与教学改革[J].实验室研究与探索，2015（12）：208-210.
[3]高相胜，昝涛，王民.工程教育认证毕业要求达成度评价方法和步骤[J].教育教学论坛，2016（51）：206-208.
[4]杜劲，陶恒.基于工程教育认证的机械专业人才培养[J].高教学刊，2016（14）：204-205，207.
[5]姜宇，姜松.基于工程教育认证的教师教学创新能力研究[J].高校教育管理，2015（6）：105-109.
通信原理论文范文第4篇
【摘 要】文章通过对变电站监控系统的概述，对智能化变电站监控技术进行分析，并探讨了智能化变电站监控系统常见故障及其处理。
【关键词】智能化;变电站;监控;运维
未来电网发展的必然方向就是智能电网，我国对于智能电网的建设已进入了一个全新新时期。智能变电站作为电网的重要组成部分，其智能化的建设实现将对建设整个电网智能化起到关键作用。而保证智能化变电站智能化目标实现的关键因素就是其运行维护技术的运用，因此，通过对智能化变电站运行维护技术与监控技术的探讨，进而提高其运行水平和社会效益对整个国家电网来说具有积极意义。
1变电站监控系统的概述
1.1变电站监控系统的含义
变电站监控系统是以网络为设计平台，利用各种数字化、信息化技术，对用户的用电情况进行全面的了解，根据用户的用电需求和用电特点，对供电计划进行适当调整的系统。监控系统的组成主要包括遥视系统、门禁系统、消防系统、环境和动力检测等多個系统，通过监控系统，能够对整个变电工作进行监测与控制，实现了变电站的智能化管理，提高了变电站的工作效率，同时也保证了供电过程的安全可靠。
1.2变电站监控系统的功能
使用变电站监控系统，能够对变电站的详细作业状况进行实时了解，当变电站中的设备发生故障的时候，能够经过监控体系反馈设备详细状况，迅速、精确的找出事故发生点，对故障设备进行维修或者更换，降低设备故障带来的影响和损失;变电站监控体系会对各个环节的作业进行检查与监督，根据用户的实践需求和变电站的运转状况，使用各种智能化技能和设备，对作业进行恰当的调整，在加强变电站的管理方面发挥了巨大的作用;使用变电站监控体系得出的各种运转数据，能够明白了解到每个环节的电能损耗疑问，拟定科学、合理的办法对体系进行改进，削减体系中的电能损耗，有效的节省了运行成本。
2智能化变电站监控技术分析
智能化变电站设备在网络技术的基础下进行自行操作，在设备运行过程中一旦出现问题可以及时的发现。同时，智能化变电站会将接受到的信息通过网络进行传输，进而完成设备的实时监控任务。在此同时也可以将设备信息运输到控制台和后台系统中，完成信息的采集和独立检测，为设备的运行提供良好的数据支持。
2.1信息监控重点
因为智能化变电站的“三层两网”的结果设计，使得智能设备中的G00SE网链，SV网链等过程层、间隔层显得尤为重要。保护装置发生出的信号将会直接影响保护的正常人力投入和管理人员监视。因此如果发生这样的现象要尽快排除，以保护一次二次运维系统的正常运行。
2.2相关信号的屏蔽功能
为保证设备的正常运行和对传输情况的实施监控，设备在设计之初就会设计有大量的信号指示。无关的信号指示将会拖慢设备的工作效率。所以应该对没有价值的相关信号进行屏蔽。
2.3监视辅助设备信号
随着科技的不断发展，我们对行业也有了新的认识。我们了解到影响电力发展的因素不单单只是电压本身，还和湿度、气压等有关。因此现今的电力监控设，不单单只注重电压本身的监控，还对空气湿度等反面采用了智能化机械进行监测。对辅助信号的监测可以很好的保证电力自动化机械设备的正常运行。
3智能化变电站监控系统常见故障及其处理
3.1数据采集故障
监控系统运行中，在网络连接正常情况下，存在个别遥信信号量显示与现场实际状态一致问题。这类情况往往应当参考AOC事件信号来进行综合分析与判断。事件中没有压板投退信号的时候，可以判断是属于保护装置与监控系统间通信出现故障，就可以判断属于保护装置与监控系统间通信出现了故障，此时只需对保护管理机重启便可恢复正常;还有可能是保护装置内部某通信出口模块损坏而导致信号缺失，这时应当对相应模块予以及时修复、更换。该类情况往往还应参考AOC事件信号进行综合分析判断。对一些遥测硬节点开入报文，或者频繁动作，那么该节点接线触点可能存在接头松脱或虚接现象。若同一测控装置多个硬节点开入同一时间出现信号丢失情况，并检查是否存在管理插件配置匹配。AOC事件中也没有该压板投退信号出现时，可以判断是属于保护装置与监控系统间通信出现故障，此时只需对保护管理机重启便可恢复正常;此时需要对相关模块进行修复、更换。说明保护装置与监控系统通信采集正常，对于遥测硬节点开入报文，如果频繁动作而与现场实际运行情况符时，需要对接线进行紧固处理。该测控装置开入模块加强检查，同时检查其管理插件配置是否存在匹配现象。
3.2通信网络类故障
（1）遥信故障分析。电力系统自动化重要指标之一是遥信正确性。遥信错误起因是多种多样。遥信还受到电磁干扰，或者可能是遥信回路被交流电串入，以及计算机处理错误都可能导致遥信故障发生。在电站综合监控系统实际运行过程中，常常会出现现场实际遥信状态与少数遥信量显示一致问题。
（2）遥测故障分析。时间提前量损坏和精确，以及送器精度出现问题和损坏都会引起遥测出现故障。330kV及以上变电站中，各测控装置采集各条线路及元件遥测量并上送至后台、远动装置，若保护小室内某一测控装置采集数据刷新时，应先检查测控单元模拟量采样外部回路是否存在异常，检查测控装置是否正常工作、A/D转换单元是否正常工作，测试是否通信出现问题。若保护小室内某一测控装置上送后台或主站端数据刷新慢时，应在查当测控装置数据化时是否有遥测报文上送至后台，观察当远动报文上送时主站是否同时收到报文，再判断是否由于通信设置等原因造成遥测数据刷新慢。
（3）通信故障分析。通信技术是电站实现综合自动化核心部分。电站在使用电缆时没有采用具有专用屏蔽功能从而系统正常运转带来了问题。影响了处理信息速度，电阻与匹配也给通讯正常运行带来了问题。某保护小室内某单元保护装置或测控装置通信中断。有可能是因为保护装置通信接口模块故障、通信接线松动，保护管理机通信指示灯是否正常，观察是否出现通信模块故障告警，然后进行相应地紧固接线、更换相关装置模块等处理。某保护小室内所有保护装置通信中断。监控系统与其他厂家保护装置因为使用通信规约同，一台保护管理机可以容纳多台保护装置信号传输，往往导致所接所有保护装置信号无法正常传输，可能会错失重要信号报文。可以通过观察保护管理机的通信指示灯是否正常来判断，而后相应地进行重启装置等处理。某保护小室内所有保护装置通信中断。不论是单网络中断还是双网络中断，所以可以首先对网络传输设备及其接线进行排查，而后进行相应处理。所内双网络结构通信中的个网络中断。全所内的监控系统网络出现单网络通信中断或是双网络的整体通信中断，因为现场的所有通信信号，护管理机转换传输的遥信信号，需经过站控层的交换机等网络传输装置进行传输，应该首先从站控层自上而下地查起。
3.3报警故障分析
在监控系统中，保护管理机将非监控系统相关保护装置发出的信息全部接入后台的数据库之中。当保护信号量非常大的时候，如出现了系统故障或者对保护装置进行调护的时候，部分信号会堆栈在保护装置内存中，而由于通信的先入先出规约的原理，对运行监视及信号判断造成干扰，这样会导致监控后台对于报警信号出现误判。
4结语
科技在不断的发展，人们对于电力行业也会站在科技的视角下来进行重新审视。我们在了解整个变电站的发展历史才能对变电站的设备进行宏观上的监控，这样才能让电力行业得到一个良性的发展。智能化是时代的趋势也是整个电力行业的发展必然的方向。
参考文献：
[1]孟刚.关于智能化变电站监控与运维的研究[J].中国科技投资，2017（6）.
（作者单位：国网山西省电力公司朔州供电公司）
通信原理论文范文第5篇
一实验目的
1、了解数字锁相环的基本概念
2、熟悉数字锁相环与模拟锁相环的指标
3、掌握全数字锁相环的设计
二 实验仪器
1、JH5001 通信原理综合实验系统
2、20MHz 双踪示波器
3、函数信号发生器
三 实验原理和电路说明
数字锁相环的结构如图2.2.1 所示，其主要由四大部分组成：参考时钟、多模分频器(一般为三种模式：超前分频、正常分频、滞后分频)、相位比较(双路相位比较)、高倍时钟振荡器(一般为参考时钟的整数倍，此倍数大于20)等。数字锁相环均在FPGA 内部实现，其工作过程如图2.2.2 所示。
在图2.2.1，采样器
1、2 构成一个数字鉴相器，时钟信号E、F 对D 信号进行采样，如果采样值为01，则数字锁相环不进行调整(÷64);如果采样值为00，则下一个分频系数为(1/63);如果采样值为11，则下一分频系数为(÷65)。数字锁相环调整的最终结果使本地分频时钟锁在输入的信道时钟上。
在图2.2.2 中也给出了数字锁相环的基本锁相过程与数字锁相环的基本特征。在锁相环开始工作之前的T1 时该，图2.2.2 中D 点的时钟与输入参考时钟C 没有确定的相关系，鉴相输出为00，则下一时刻分频器为÷63 模式，这样使D 点信号前沿提前。在T2 时刻，鉴相输出为01，则下一时刻分频器为÷64 模式。由于振荡器为自由方式，因而在T3 时刻，鉴相输出为11，则下一时刻分频器为÷65 模式，这样使D 点信号前沿滞后。这样，可变分频器不断在三种模式之间进行切换，其最终目的使D 点时钟信号的时钟沿在E、F 时钟上升沿之间，从而使D点信号与外部参考信号达到同步。 在该模块中，各测试点定义如下：
1、TPMZ01：本地经数字锁相环之后输出时钟(56KHz)
2、TPMZ02：本地经数字锁相环之后输出时钟(16KHz)
3、TPMZ03：外部输入时钟÷4 分频后信号(16KHz)
4、TPMZ04：外部输入时钟÷4 分频后延时信号(16KHz)
5、TPMZ05：数字锁相环调整信号
四 实验内容以及观测结果
准备工作：用函数信号发生器产生一个64KHz 的TTL 信号送入数字数字信号测试端口J007(实验箱左端)。 1. 锁定状态测量
用示波器同时测量TPMZ0
3、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03 同步;
由上图可看出，将64KHz 的TTL 信号送入端口J007时，TPMZ0
3、TPMZ02上升沿对齐，环路锁定。
2. 数字锁相环的相位抖动特性测量 数字锁相环在锁定时，输出信号存在相位抖动是数字锁相环的固有特征。测量时，以TPMZ03 为示波器的同步信号，用示波器测量TPMZ02，仔细调整示波器时基，使示波器刚好容纳TPMZ02 的一个半周期，观察其上升沿。可以观察到其上升较粗(抖动)，其宽度与TPMZ02 周期的比值的一半即为数字锁相环的时钟抖动。
由上图可看出上升较粗(抖动)宽度约为0.45格，整个周期约是6.2格，因而数字锁相环的时钟抖动为0.45/(6.2*2)=0.0363。
3. 锁定过程观测
用示波器同时观测TPMZ0
3、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03 同步; 复位通信原理综合实验系统，则FPGA 进行初始化，数字锁相环进行重锁状态。 此时，观察它们的变化过程(锁相过程)。
在第一项实验内容锁相状态测量时，观测TPMZ0
3、TPMZ02 的波形上升沿对齐，环路锁定。复位通信原理综合实验系统，波形随即变为两直线，如上图，然后几秒后又重新恢复锁定状态。 4. 同步带测量
(1)用函数信号发生器产生一个64KHz 的TTL 信号送入数字信号测试端口J007。用示波器同时测量TPMZ0
3、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03 同步;正常时环路锁定，该两信号应为上升沿对齐。
(2)缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至TPMZ0
3、TPMZ02 两点波形失步，记录下失步前的频率。
(3)调整函数信号发生器频率，使环路锁定。缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至TPMZ0
3、TPMZ02 两点波形失步，记录下失步前的频率。
(4)计算同步带。
同步带=66.12KHz-61.88 KHz=4.24 KHz。
5. 捕捉带测量
(1)用函数信号发生器产生一个64KHz 的TTL 信号送入数字信号测试端口J0007。用示波器同时测量TPMZ0
3、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03同步;在理论上，环路锁定时该两信号应为上升沿对齐。
(2)增加函数信号发生器输出频率，使TPMZ0
3、TPMZ02 两点波形失步;然后缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至TPMZ0
3、TPMZ02 两点波形同步。记录下同步一刻的频率。
上图同步一刻的频率是66.03KHz。
(3)降低函数信号发生器输出频率，使TPMZ0
3、TPMZ02 两点波形失步;然后缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至TPMZ0
3、TPMZ02 两点波形同步。记录下同步一刻的频率。
(4)计算捕捉带。
捕捉带=66.03-62.07=3.96KHz。
六 实验总结
(1)分析总结数字锁相环与模拟锁相环同步带和捕捉带的大致关系。
对于这次数字锁相环实验，由实验内容2，还有查阅相关资料，可以了解到数字锁相环在锁定时，输出信号存在相位抖动是数字锁相环的固有特征。也正是由于这个相位抖动特性，使得数字锁相环的同步带和捕捉带的带宽相对较窄，有实验内容
4、5加以验证，而且同步带与捕捉带大致相等。
第一次实验模拟锁相环，同步带，捕捉带的宽度都很大，而且我测得的同步带带宽要比捕捉带带宽大了约5KHz，数字锁相环的同步带捕捉带还没有5KHz。 (2)实验心得体会