無線光通信技術(shù)在電子技術(shù)實驗中的應用

唐雁峰 王佳榮 南春巖

【摘要】無線光通信是當前通信領域的研究熱門，其中涵蓋了多項先進技術(shù)。本文提出將這些先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為電子技術(shù)實驗中的實驗項目，對于開闊學生視野、提升創(chuàng)新意識、加強創(chuàng)新能力培養(yǎng)有重要作用。

【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)實驗 實驗項目轉(zhuǎn)化 無線光通信

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）03-0227-01

引言

無線光通信目前是通信領域的研究熱點，其中涵蓋了調(diào)制、弱信號檢測、光電信號轉(zhuǎn)換、電壓放大、功率放大、射頻驅(qū)動、信號處理等多項電子技術(shù)。本文針對無線光通信中涉及的電子技術(shù)提出實驗項目轉(zhuǎn)化，將先進的電子技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為適合實驗教學使用的綜合性、設計性實驗項目，將科研成果反哺于實驗教學，既開闊學生的學科視野，又可加強學生實踐能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

1.實驗項目轉(zhuǎn)化

目前電子技術(shù)實驗項目主要有驗證性、綜合性和設計性。驗證性實驗主要針對基本概念和定律，實驗內(nèi)容相對簡單和單一，學生完全可以通過計算機仿真軟件進行基本概念和定律的驗證，對實物實驗的興趣缺乏；現(xiàn)有的綜合性和設計性實驗內(nèi)容僅為對部分理論知識點的綜合驗證，內(nèi)容陳舊、設計性不突出、創(chuàng)新性不足，不能引起學生的實驗興趣，沒有起到實驗課程在學生培養(yǎng)體系中的作用。

無線光通信系統(tǒng)主要由發(fā)射和接收兩個部分組成，包含了光電檢測、弱信號放大、寬帶放大、高速激光調(diào)制等技術(shù)，針對電工電子技術(shù)面向?qū)W生的年級和先修課程，將無線光通信的部分技術(shù)分解并降低技術(shù)指標，設計單元級、系統(tǒng)級多層次的綜合性、設計性創(chuàng)新實驗項目。

2.實驗項目實施

根據(jù)電子技術(shù)課程知識內(nèi)容，結(jié)合無線光通信技術(shù)，設計了的部分實驗項目如下表，并以其中兩個項目為例進行說明。

2.1 LED調(diào)制技術(shù)

（1）實驗目的

本實驗通過LED閃爍頻率變化和發(fā)光亮度變化，讓學生理解電光調(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）實驗涉及技術(shù)

本實驗主要利用了光通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)、光源驅(qū)動技術(shù)等，對應電子技術(shù)課程中特殊二極管（LED部分）原理和應用、555多諧振蕩器等知識點。

（3）實驗內(nèi)容

實驗的基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其具體實驗內(nèi)容如下：

圖1 LED調(diào)制技術(shù)實驗框圖

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算公式，同時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)。利用示波器對振蕩器輸出波形進行測試觀察。

②選擇適當?shù)腖ED作為光源（要考慮顏色明顯，同時對人眼刺激?。罱↙ED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閃爍電路實驗可以擴展為多路，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光束角測試

（1）實驗目的

本實驗通過測試LED發(fā)光角度，讓學生理解光電探測概念和光電轉(zhuǎn)換原理，掌握集成運放電路的多種應用。

（2）實驗涉及技術(shù)

本實驗主要利用了光通信系統(tǒng)接收單元光信號探測技術(shù)，對應電子技術(shù)課程中特殊二極管（光電二極管部分）原理和應用、集成運放弱信號放大、電流電壓轉(zhuǎn)化器（跨阻放大器）等知識點。

（3）實驗內(nèi)容

實驗的基本結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其具體實驗內(nèi)容如下：

圖2 LED調(diào)制技術(shù)實驗框圖

①選擇合適的集成運放芯片搭建電流電壓轉(zhuǎn)換器，并對其進行測試。

②選擇合適的集成運放芯片搭建電壓放大器（同相或反相，單電源或雙電源由學生自己設計、選擇），其放大器倍數(shù)可調(diào)，并對其進行測試。

③選擇合適的光電探測器，將已完成電路搭建如圖2所示實驗系統(tǒng)，將光電探測器固定在光學導軌上。

④移動光電探測器位置，根據(jù)示波器顯示電壓大小判斷光信號強弱，記錄光強最小位置，計算出發(fā)射光源的光束發(fā)散角度。

3.實驗效果

將光通信技術(shù)引入到實驗教學中，轉(zhuǎn)化為具體的實驗項目，雖然實驗仍然涵蓋了原有的電子技術(shù)知識點，但是引入光通信技術(shù)后，將知識點進行了重新組合，采用任務式實驗方式，實驗結(jié)果更直觀、實現(xiàn)現(xiàn)象更明顯，讓學生更增加了實驗的興趣，對知識點的應用更加熟練，理解更為透徹。通過一學期的實踐教學應用，學生們反應效果良好，下一步將光通信中更多的技術(shù)轉(zhuǎn)化為實驗項目，提高電子技術(shù)實驗中創(chuàng)新實驗項目比例。

總結(jié)

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

參考文獻：

[1]蔡可迎.將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗項目的探討.廣東化工.2014.18：98-100.

[2]龔新懷.地方院校科研成果轉(zhuǎn)化為實驗項目的教學實踐.宜春學院學報.2014.6：132-134.

作者簡介：

唐雁峰，副教授，博士，長春理工大學電工電子實驗教學中心副主任，主要從事電子技術(shù)創(chuàng)新實踐研究和教學工作。