卫星通信原理论文

卫星通信原理论文（共13篇）

卫星通信原理论文 篇1

自1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来，人造卫星即被广泛应用于通信广播，电视等领域，1965年第一题商用辚际通信卫星被送入大西洋上空同步轨道，开始了利用静止卫星的商业通信。

卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再返送回另一地球站。地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路。由于静止卫星在赤道上空3600Km，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致，从地面看上去如同静止不动一般。三颗相距120°的卫生就能覆盖正个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1～10GHz频段。为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频如12GHz，14GHz，20GHz及30GHz。

卫星通信的主要特点如下：优点方面(1)通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。(2)不易受陆地灾害影响。(3)建设速度快。(4)易于实现广播和多址通信。(5)电路和话务量可灵活调整。(6)同一信通可用于不同方向和不同区域，

缺点方面：(1)由于两地球站向电磁波传播距离有7Km，信号到达有延迟。(2)10GHz以上频带受降雨雪的影响。(3)天线受太阳噪声的影响。

在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度，为了全球放大和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器。每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHz。目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来，已逐渐采用时分多址技术，即每一地球站占用同一频带，但占用不同的时隙，它比频分多址有一系列优点，如不会产生互调干扰，不需用上下变频把各地球站信号分开，适合数字通信，可根据业力量的变化按需分配，可采用数字话音插空等新技术，使容量增加5倍。另一种多址技术是码分多址(CDMA)，即不同的地球站占用同一频率和同一时间，但用不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强，有较好的保密通信能力，可灵活调度话路等优点。其缺点是频谱利用率较低。它比较适合于容量小，分布广，有一定保密要求的系统使用。

近年来卫星通信新技术的发展层出不穷。例如甚小口径天线地球站(VSAT)系统，中低回忆录道的移动卫星通信系统等都受到了人们广泛的关注和应用。卫星通信也是未来全球信息高速公路的重要组成部分。

卫星通信原理论文 篇2

典型的卫星通信地球站的基本组成包括:天线系统、高功率发射系统、低噪声接收系统、信道终端系统、电源系统、监控系统。为实现用户间通信, 还需要有地面接口系统、信息传输系统和信息交换中心。各种信息由地面交换中心经过地面传输设备传输到地球站, 在信道终端进行基带处理、调制后变成中频信号, 经上变频器变成微波发送频率, 经合成后送到高功率放大器放大到所需功率, 由波导传送到天线馈源, 向卫星发射。收信时, 地球站天线接收到卫星转发的微波信号, 通过双工器和接收滤波器后, 由宽带低噪声放大器放大, 再经过功率分路器将信号分给各组下变频器, 将微波信号变为中频信号。这一中频信号放大后在信道终端解调, 取出基带信号, 便可通过地面接口、传输设备和线路送到交换中心或其他用户。为使天线对准卫星, 由跟踪接收机接收来自卫星方向的信标信号的状态, 识别天线轴线偏离卫星方向的方位和俯仰误差信号, 并转换成直流信号, 送给伺服装置调整天线指向。

每年春分和秋分前后, 太阳运行到地球赤道上空。由于这时太阳距离地球最近, 太阳发出的电磁波对地球的辐射最为强烈, 这就是天文学上的“日凌”现象。由于通讯卫星多定点在赤道上空运行, 在这期间, 如果太阳、通信卫星和地面卫星接收天线恰巧又在一条直线上, 那么电磁波对于人造卫星的影响也就最为强烈, 严重的会造成卫星信号传输出现障碍, 地球上的卫星接收系统在接收到卫星信号时也接收到大量太阳辐射的杂波, 无法识别有用信号, 造成信号质量下降甚至中断。人们把日凌中断通信称为卫星通信的“死角”, 是一种自然现象, 不能避免。目前, 解决的措施:一是避开。即根据地面站所处的经纬度数, 天线的直径, 工作时的仰角, 方位角等数值, 预先计算出地面站出现“日凌中断通信”的具体日期和时间, 提前预报, 使重要业务通信尽量避开“日凌中断通信”的时间;二是通过另一颗通讯卫星工作。

卫星通信是民航重要的通信手段之一, 我台C波段卫星地球站TES和PES是由美国修斯公司生产的, 通过静止卫星开展的电话和数据等通信业务的网络, 现在我台主要是用来传输雷达 (以广播的方式) 信号、甚高频信号和卫星电话。这套设备从1996年开始使用到现在工作一直比较稳定, 经历扩容工作, 换星工作, 最终在鑫诺卫星上开通通信业务, 期间只有ODU, 故障过几次, 更换后设备很快恢复正常工作, 也有日凌中断通信现象, 但每次持续时间非常短。但设备现在处于故障高发期, 尤其最近这次TES故障现象和以往的大不相同。

7月29日C波段卫星TES的4块CU板全部由通话状态“7”到等待呼叫结束状态“8”, 复位后所有CU板加载到发送配置请求信息“3”“ˉ”, 便不再继续加载, 多次复位情况依旧没有改变。所传输的雷达和甚高频数据全部中断。因为4块CU板同时出现这种情况, 加载停留的状态又都是一样的, 所以我们怀疑是公共部分的问题, 于是把CU板集体出问题的可能性排到了最后。

我们尝试用软件调整RFM板的参数, 如commisioned Tx Gain的值, 没有效果, 所有CU板依旧停留在“3”“ˉ”的位置。

因为CU板可以加载到“3”“ˉ”状态, 接收支路应该是没有问题的, 判断极有可能是地球站的发射支路出了问题, 所以将焦点锁定在公共部分的发射支路。

最开始我们仔细检查了各个环节的接口, 看看接头是否有松动接触不良和进水情况, 确定没有这些情况存在后我们在RFM板输出端上用一个三通接上频谱分析仪观察输出信号值是否在正常范围。结果是输出信号正常。

接着我们检查连接射频机箱和ODU之间的中频电缆。我们用一根备份的PES中频电缆取代这个正在使用的中频电缆, 中频电缆更换完之后故障现象依然没有解决。于是将矛头指向了室外单元。

由于条件限制, 我们只能将现有的备件换上使用看结果。首先我们换了一个备份的ODU, 因为在历次的故障中ODU的故障率最高, 但更换了几个备份ODU但故障现象依旧。

这样我们很快将焦点锁定到了ODU之后。因为我台再没有别的备件, 所以我们只能采取曲折的手段来判断卫星的故障点。

用手触及高功率放大器, 觉着温度似乎偏低了些, 但高功率放大器具体工作情况如何我们只能请网控配合我们查看了。

于是向网控申请在55M的中频频点上发射一个连续的单载波, 载波发出后网控反映虽然能看到信号, 但信号很弱;接着我们把高功率放大器旁路, 直接将ODU的输出发射出去, 同样在这个频点上发射信号, 网控反映有信号, 和接上高功率放大器时收到信号一样弱。这样, 我们判断高功率放大器没有工作。将此高功率放大器送到北京天航信维修, 同时向专业厂家定购了两根射频电缆。

送修返回后更换高功率放大器, CU板很快能加载到空闲状态“4”或者通话状态“7”, 但维持的时间不长, 雷达广播使用的CU板能在“7”状态停留较长时间, 而用于传输甚高频信号的CU板则没几分钟便跌落至等待呼叫结束“8”状态, 并长时间处于这个状态。同样, 再次发射单载波, 网控反映信号更强了, 但也只有18dbm, 没有达到正常范围。

最后将新购买的射频电缆换上后所有CU板迅速加载到通话状态“7”, 且长时间保持在这一状态, 系统恢复正常, 可以正常传输业务, 至此TES故障算是告一段落。

随着设备使用时间的增加, 设备已经步入老化期, 给我们这些设备维护人员带来很多的问题, 我们唯有认真记录每一次故障现象和处理过程, 积累一定的经验和教训, 为日后工作提供借鉴。

《通信原理》课程教学探索 篇3

摘 要 《通信原理》是通信工程、电子信息等信息类专业的一门核心基础课，存在理论性强、不易与实际相结合的特点，笔者根据多年的通信系统设计经验以及大学本科授课体会，在理论实验教学、教学方法、教学手段以及考核方式等多方面进行了探索，以期改善教学效果，提高授课质量。

关键词 通信原理 教学改革 教学内容 教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）02-0003-02

随着数字通信技术和计算机技术的快速发展，信息技术已成为21世纪世界经济发展的主要动力，信息的传播方式也从上世纪末的以书信和固定电话为主转变为蜂窝移动通信和计算机网络通信等。学习和掌握现代通信系统和技术也成为信息社会每一位成员，尤其是未来的通信工作者的迫切需求。作为现代通信系统的理论基础——通信原理的教学质量，直接影响到我国未来通信人才的理论基础甚至未来整个通信产业的发展和竞争力，因此对通信原理课程进行教学改革和探索具有深远的意义。本文拟从多方面对通信原理课程进行改革，特别是在教学方法、教学手段和教学内容上做出创新与改革。

一、改革理论教学，夯实理论基础

《通信原理》课程是通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术、信息工程等专业必修的专业基础课，主要内容包括：随机过程及信道、模拟调制和数字调制系统、数字基带传输系统、PCM终端技术、最佳接收的概念等。通过本课程的学习，一方面可使学生熟悉现代通信的基本概念、基本原理，掌握分析和研究通信系统的基本方法；另一方面，通过课程的实验实践，灵活运用理论知识，设计和仿真较大规模通信系统，可培养学生解决实际问题的能力，为专业课的学习和今后的工作打下良好的基础。由于这门课程内容比较丰富，原理性较强，抽象概念多，除了用到先修课程信号与系统的相关知识，也需要具有较为扎实的数学理论基础，特别是概率论和数理统计方面的知识，并且前后概念与内容相互交错，知识体系繁杂，对于教和学都有一定的难度。因此在讲解过程中一定要注意把繁琐的理论推导简单化，尽量进行理解性、简单化讲解，总体目的是使学生能够掌握通信系统的基本处理方法和思路，而不是陷入繁琐的数学推导中却把握不住方向。考虑到近年来数字通信技术的迅猛发展，要侧重于数字通信基础理论方面的讲解，并且要联系当前热门的3G和4G等移动通信系统。同时理论的讲解要结合必要的能够充分说明问题的例题，理论是抽象的，而例题是接近实际问题的，因此例题的讲解能够更好地强化学习的效果。此外，在选择和设计例题时，要多联系前后知识点，既能够回顾过去的知识点，解释当天课程内容的应用方法，又能够引出后面章节的知识内容。最后给同学们一定的练习题并适时的进行习题讲解说明，通过多个方面的结合来加深学生对知识点的掌握。

二、改革实验教学，紧密联系实际

《通信原理》课程通常会有一定学时的实验教学，帮助学生熟悉通信系统的基本概念、基本原理、采用的相关技术等，建立通信系统较为完整的框架体系，在分析和理解通信系统方面建立统一的理论和感性认识。实验往往是通过通信原理实验箱来进行，一般包括PCM编译码、AMI/HDB3编译码、FSK调制解调过程以及帧结构及其传输等实验内容，来了解通信信号的产生、传输和接收的整个流程。比如通过模拟电话的抽样、量化和编码实现模拟信号的数字传输，接收的时候再进行模拟信号的还原，并可通过示波器来观测传输过程中各部分信号的变化，能够直观的让学生了解到一个基本通信系统的整个流程，激发学生学习的兴趣。但由于实验箱上的实验大多都是验证性的实验，而且过于基本，学生仍然不能够了解每个部分内部的实现方法，也不能够了解目前通信系统实现中常用的技术方法，因此可以添加Matlab或者Simulink等方面的实验内容，着重对一些常用的数字基带调制解调方式，如QPSK和QAM等进行编程仿真，绘制误比特率曲线，更进一步可以将实现过程定点化，使学生更能够学习到实际实现时的种种细节，更深入地理解相关理论知识。

三、改革教学方法，激发学生兴趣

教学内容体系确定后，采用什么样的教学方法与教学手段是非常重要的。通信原理是一门理论性较强，数学公式较多的学科，对学生的数学基础也有较高的要求，如果是按部就班的讲解会比较枯燥，因此在教学手段上以多媒体教学为主，传统黑板板书为辅，在教学方法上面注重与现实结合，引发学生的学习兴趣。在讲授过程中，结合现代通信发展的现状，穿插讲授各种基础技术理论的发展演变和现实当中的应用，做到让学生学得有目的、有感受，而不是孤立的学习理论知识。比如说目前与我们生活密切结合的WIFI技术和蜂窝通信系统，在每一部分内容的讲解上都可以跟这些系统的某些部分联系起来，并辅以Matlab或者Simulink的仿真演示，让学生真切体会到这些知识点的应用带来的优势，解决了哪些方面的问题等，从而达到增加学生学习兴趣，强化学习效果的目的。

四、改革考核方式，提高考核质量

考核是对学习的结果做出评估，是反映教学效果的手段。而课程开设能否达到既定的教学目标，课程的考核方式有着比较重要的作用。针对《通信原理》课程特点，考核方式作如下尝试：结合课程的专业特点，采用试卷笔试和实验编程相结合的考核方式。笔试主要侧重于考核学生对于理论基础知识的掌握情况。在出题的时候要注意将概念性的知识应用化，不单纯考学生对概念的记忆情况，而是考核学生对概念是否理解，能否在实际当中应用的能力。实验编程可以根据平时实验课上的学习内容稍加变动，考核同学们在已学知识的基础上的实际问题处理能力和应变能力。综合两个方面可以全面地对学生做出考核，并且可以引导学生从考试前突击进行死记硬背的思维中走出来，从而提高教学效果。

教学过程是一个不断探索、总结与创新的过程，目前仍存在不足之处，比如如何能够将通信中的概念和原理讲解的深入浅出；如何能够进一步提高自己的教学能力和课堂气氛的调动能力；如何提高基础差学生的学习能力，又能够兼顾吸收较快的同学有新的学习点等。在今后的教学实践中，笔者将加强与同行交流学习，进一步完善教学内容、教学实践、教学方法、教学手段以及考核方式等，以期获得更好的教学效果。

参考文献：

[1]蒋青，于秀兰.通信原理（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]樊昌信等.通信原理（第6版）[M].北京：国防工业出版社，2011.

[3]白运新.现代通信原理实验教学改革初探[J].读写算（教师版）：素质教育论坛，2008，（9）.

通信原理 篇4

消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。信息：是消息中包含的有效内容。

信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。

信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性、完成模/数转换

信道编码与译码目的：增强抗干扰能力

加密与解密目的：保证所传信息的安全

数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号

同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

数字通信的特点

优点：

抗干扰能力强，且噪声不积累

传输差错可控

便于处理、变换、存储

便于将来自不同信源的信号综合到一起传输

易于集成，使通信设备微型化，重量轻

易于加密处理，且保密性好

缺点：

需要较大的传输带宽

对同步要求高

通信系统的分类

按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统

调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。

按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统

按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统

按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 … …

按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用

通信方式：

单工通信：消息只能单方向传输的工作方式

半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式

全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式

并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输

优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施

缺点：需要 n 条通信线路，成本高

串行传输 ：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用

通信原理教案 篇5

教案

开课学期：2016/2017学年第2学期 任课教师：张伦 所在系：通信工程

开课班级：04062401-04062404 学时数：36讲授26实验10

信息与通信工程学院

第一章 绪论、第二章 确知信号

授课时间：4学时 教学参考书：《通信原理》 教学内容：

1.1 引言

1.2 通信系统的组成

1.3 通信系统的分类及通信方式

1.4 信息及其度量

1.5 主要性能指标

1.6 数字通信的主要技术问题

授课次序：1（2学时）

教学方法：课堂讲授

教学目的和要求：

1、了解现代通信与信息社会

2、掌握通信系统的组成3、掌握通信系统的分类

4、了解通信技术发展概况 教学组织：

1.1 引言（25分钟）

1.2 通信系统的组成（25分钟）

1.3 通信系统的分类及通信方式（50分钟）

教学重难点：通信系统的分类、通信系统的组成，结合现实讲授。

授课次序：2（2学时）教学方法：课堂讲授 教学目的和要求：

1、熟练掌握通信系统的性能度量

2、熟练掌握消息的信息量度量

3、熟练掌握离散信源的平均信息量

教学组织：

1.4 信息及其度量（50分钟）

1.5 主要性能指标（30分钟）

1.6 数字通信的主要技术问题（20分钟）

教学重难点：

通信系统的性能指标、消息的信息量度量、离散信源的平均信息量

（用类比的方法，结合课件讲授）

提问： 无

Ucenter通信原理 篇6

1、用户登录bbs，通过logging.php文件，使得函数uc_user_login验证，如果验证成功，将调用函数uc_user_synlogin(位于uc_client/client.php文件中)，在这个函数中调用uc_api_post(‘user’,synlogin,array(‘uid’=>$uid));调用完成之后向UC_API.’/index.php’传递了数据。这里的UC_API就是在config.inc.php中的定义的uc_server的URL地址。

2、uc_server的index.php接受参数数据，获得mode为user，action为synlogin，就调用control目录下的user.php类中的onsynlogin方法，通过foreach循环，以javascript的方式通知uc应用列表中的应用同步登录；即通过get方式传递参数给应用目录中的api下的uc.php一些数据。

3、uc.php接受通知并处理get传过来的数据，并在函数synlogin(位于uc.php中)通过函数_authcode加密数据(默认以UC_KEY作为密钥)，用函数_setcookie设置cookie；

4、各个应用在适当的文件中用对应的密钥解码上面设置的cookie，得到用户id等数据；通过这个值来判断用户是否经过其他应用登陆过。

举例(以discuz为例)

一、用户登录检查与用户登录验证logging.php

在bbs的loginging.php中如下代码段

Else if($action == ‘login’)

{

If($discuz_uid)

{

$ucsynlogin = ‘’;

Showmessage(‘login_succeed’,$indexname);

}

}

检查用户id变量$discuz_uid是否为空来判断，用户是否登录（包括从别的应用登录）如果用户从bbs登录，则在登录验证成功后通过如下代码：

$ucsynlogin = $allowsynlogin ? uc_user_synlogin(): ’’;

通知其他应用------“用户已从bbs登录，请通知其他应用设置cookie”

《通信原理》教学方法探讨 篇7

《通信原理》课程是高校电子信息类专业的一门主要专业课程,随着通信技术的发展及广泛应用,其地位愈发显得重要。但该课程除自身内容外还涉及概率统计、信号与系统、高频电路等知识,具有理论性强、综合性强、内容广泛等特点,学生在学习时普遍感觉难度大,内容不易理解。因此有必要对《通信原理》课程的教学方法进行改革,结合各种新的教学工具、针对大学学生的学习现状改进教学措施。

目前,很多高校已经对《通信原理》课程进行了多方面的改革。如对难点内容的教学方法进行了探索,也在多媒体课件制作、仿真工具的应用上进行了尝试,有着不错的效果。

1《通信原理》课程教学面临的主要问题

1.1 学生个体差异性增大

我国的高等教育已经由精英化转变为大众化,由于高校的大量扩招,使得学生差异明显增大。这个差异更多的不是表现在学习能力上,而是反映在学习态度、学习兴趣上。有着明确学习目标的同学学习态度踏实,上课能够认真听讲、积极思考;而没有明确学习目标的同学则是抱着一种"混日子"的态度学习,对于《通信原理》这样理论性较强的课程,他们往往觉得难以理解,便早早放弃。

作为一门专业主干课程,教学必须使绝大多数学生掌握课程的基础知识,但学生在学习态度、学习兴趣上的差异性无疑增大了授课难度,使得教师在授课过程中对理论性较强的内容能够用更易理解、更具有吸引力的方式予以讲解。

1.2 学生学习的独立性降低

随着社会的进步与信息技术的发展,各种教育资源、教辅材料越来越丰富,学生获取知识的渠道越来越多,这一方面能够扩展学生的知识面,帮助学生更好地理解课程知识;另一方面也会带来负面的影响。例如各类习题参考答案,能够帮助学生分析题目,也会拓宽学生的解题思路,但也可能成为学生完成课后作业的一种方便的工具,这大大降低了学生学习的独立性,使得学生"懒于思考"。做习题的过程往往是独立思考的过程,同时也是对课程内容的一个再加工的过程。通过独立思考和讨论可以加深对理论知识的理解,如果只是沿着参考答案的思路完成作业,则失去了独立思考过程中可能发现的问题。

1.3 学生的应用和创新能力不足

学生在学习时往往是被动地接受学习内容,造成大部分学生很难将学习到的知识与实际应用相结合,更谈不上创新。即使实验课程,学生也只是通过给现有的电路输入一个信号,并观察各个信号点的波形,这在一定程度上增加了感性认识和对理论内容的理解,但无法做到主动去应用理论知识。

2《通信原理》课程教学实践改革措施

针对以上问题,对教学方法进行适当的改革可以在一定程度上改进教学效果。本文主要从以下几个方面进行讨论。

2.1 综合运用多种教学手段提高学生学习兴趣

为了提高学生的学习兴趣,可以在教学中综合运用多种教学手段。注重经典教学方法与现代教学手段的结合[1]。对于教学内容,一方面精心组织,对教材内容进行精简和有机取舍;另一方面对原理性知识中波形或频谱的变化可以采用多媒体技术以形象生动的形式予以展现,达到吸引学生注意力,提高学习兴趣的目的。

在教学方法上,注重将启发式教学、问题式教学应用于实际教学过程中。通过引入实际通信设备的工作情况,启发学生思考,并逐步引伸到教学内容上,从而做到由简入繁,由浅入深,避免部分学生一旦遇到难理解的问题就放弃的现象。问题式教学与启发式教学可以相互融合,通过提出问题,找到解决办法,进而引入教学内容的方法提高学生的学习兴趣,使学生始终保持对教学内容的关注。

在教学中要多作总结,对教学内容进行横向纵向的对比分析,帮助学生加深对知识点的理解、记忆。比如模拟调制中的AM和数字调制中的ASK,尽管针对的调制信号不同,但是调制方法的思想是一致的,都是用调制信号去控制载波的参数,即幅度。各种调制方式的抗噪声性能分析也有类似之处,讲授时可以进行对比,达到举一反三的目的。

2.2 使用仿真软件形象直观地反映授课内容

在教学时可以充分利用各种仿真软件,帮助学生理解教学内容,提高学习兴趣。目前,常用的仿真软件主要有Matlab和SystemView。Matlab功能强大,使用广泛,但是学生使用时上手慢,SystemView以模块化和交互式的界面,使用SystemView设计者只需要关心项目的设计思想和过程,而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试,比较有利于学生对通信原理课程的初学。整个仿真软件系统由信号源、器件库和分析工具构成:信号源包括周期的和非周期的、确定的和随机的、连续的和离散的等等,另外也可由用户自己定义信号源的性质和形式;分析工具也非常丰富,包括多种时域分析工具和频域分析工具;此外,SystemView包含有大量各式各样的器件库,一些常见的器件几乎全有。所以通过SystemView可以很方便地建立系统仿真模型,对仿真过程中信号的波形、频谱进行观察、分析。这样可以使学生有一定的感性认识,加深学生对内容的理解。如图1所示为双边带调制解调模型。仿真采用了与框图类似的模块化结构,非常形象直观。

图1中输入模块的参数可以根据需要进行修改,仿真后可以查看各点的信号波形和功率谱等。图2即给出了当调制信号为300Hz,载波为2kHz并叠加高斯白噪声时调制信号和已调信号的功率谱密度。从图2中可以很清楚地看出调制前后功率谱的位置,与理论分析一致,但图形给学生的感觉更加形象直观、易接受。

2.3 与EDA技术相结合培养学生的应用及创新能力

我校电子信息工程专业的《通信原理》和《EDA技术》这两门课程安排在同一学期开设。为了进一步提高学生的学习兴趣、加深对课程内容的理解,可以和EDA技术相结合。比如,在学期中段可以提出几个小课题(如HDB3编解码电路、DPSK调制解调等等),让学生通过EDA技术实现,这一方面拉近了理论知识和实际应用间的距离,使学生对理论知识在实际中的应用有更加清晰的认识,也会加深他们对知识点的理解和掌握。我们已经连续两次在《EDA技术》的课程设计中设置和《通信原理》课程相关的题目,学生对这类题目也很感兴趣,效果比较好。在设计过程中,学生初期是通过查阅资料,建立设计模型,但具体的代码编写都是自己独立完成的,在一些具体实现上往往会有一些新意,对培养他们的独立思考能力以及创新能力都很有益处。

3 结语

根据教学实际及自身的经验,本文作者对《通信原理》的课程教学进行了一些改革尝试。实践结果表明,上述几种方法对增强学生的知识点的理解及提高学生的学习兴趣都有一定的帮助。从学生的反馈信息及考试情况看,教学效果确实有所提升。但由于学生整体水平下降以及该课程本身有些内容比较抽象、难以理解,所以该课程的教学效果还有不如人意的地方,还需要进一步改革和建设。

参考文献

[1]刘凯,徐斟,张军.《通信原理》中的教学方法研究[J].高教论坛,2009(3):16-29.

“通信原理”课程教学改革与实践 篇8

关键词:通信原理多角度教学改革教学方法

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0178-01

1 “通信原理”课程的教学特点

中国人有句古话叫做因材施教,是说学生素质不同要采用不同的教学方法,同样,课程不同也需要不同的教学方法。通信原理是通信工程专业的核心课程,它涉及到的前期知识几乎涵盖了通信专业的所有课程,并和通信网以及移动通信、交换理论等课程紧密相连,因此该课程教学质量的优劣将直接影响到通信专业教学培养计划的实施。由于这门课以理论分析为主,同时也联系实际,如何在熟悉课程的基础上,从学生的角度出发来教好这门课就显得至关重要。

“通信原理”[1]课程是一门公式及推导较多的学科,相对较乏味,如何让学生在学习基础理论同时又能接触到通信领域最新发展动态,就成为本课程教学成败的关键。因此,在教学的过程中,通过组织问卷调查并与其他教师讨论发现本课程的教学主要存在以下几个问题:(1)课程理论性强,前两章的概念非常抽象,后面章节的原理又很复杂,对数学基础要求较高,因此很多学生“望题生叹”;(2)对前期准备要求高,而这些课程的理论性也很强,如果教师授课时没有准备,学生可能很糊涂;(3)承上启下,中流砥柱。后续课程迫切需要“通信原理”课程坚实的基础作为后盾,作为一门主要的课程,学习的好坏直接影响后续课程的学习效果;(4)学生厌学情绪强,很多学生学习目的不明确,很容易就掉队,一旦一个环节没有跟上,就很难听得懂,因此学生容易产生抵制心理。针对这些问题,我们从教学内容、教学方法与手段、实践教学等多个角度进行改革,务必让学生能够真正喜欢这门课。

2 多角度教学改革

2.1 精选教学内容

学生选课是根据培养计划进行的,但是学习效果却和学生学习动机有很大关系。如果选课只是为了学分,就很难有所斩获,即便不得不学,也很难在学习时兴趣盎然。常言说强扭的瓜不甜,作为教师就是让学生喜欢这门课程,而不仅仅是毕业的要求。因此在教学内容选择上,我们根据学生的特点来选取。对于通信专业学生,通信原理是一门必修课,因此对于课程的基本概念和基本问题要交代清楚,在授课时,前面的数学基础部分要剖析明确。同时要增强信息论的内容。这样可使学生对通信系统中信源编码和信道编码的理解更透彻。

而对于其他专业学生来说,能够从整体上认识通信系统的结构更重要,因此可以侧重讲解不同的通信系统的特点,应用的场合等。我们根据通信发展的特点对教学内容进行取舍,将模拟通信的内容进行精简,保留模拟通信调制解调技术,让学生了解通信演变过程,同时加深对数字通信特点和原理的理解。

2.2 提高教学效率

讲课内容必须提炼,充分利用课堂时间来传授更多有用信息,提高上课效率,比如在讲授数字调制时可以看成模拟线性调制和角度调制的特殊情况。另外,在讲课过程中,对课程内容进行整理总结,如给出不同调制方式的异同点,又如在讲模拟调制时,让学生通过信号时域表达式及波形、功率谱密度、调制与解调原理及占用的带宽等比较,来理解、掌握几种调制方式产生过程、调制解调原理以及抗噪声性能等,这样既精炼了教学内容、提高了课堂效率,又使得学生容易掌握这几种调制技术各自的优缺点。同样,对于二进制数字调制,也可以通过它们的带宽,误码率,对信道的敏感度,设备的复杂度等性能对比来将提炼课堂内容。

2.3 提高学生的互动性

能够参与其中,而不是被动的听讲,对于学生来说很重要。在绪论里我们将通信的发展历程,发展现状与随处可见各种电信产品的发展紧密相连,如电话的产生,无线电波的发明等,通过法拉第,贝尔,赫兹等人物的介绍让学生对这门课程有认同感。其次作为一门以数学手段为工具来教学的专业课,“通信原理”课程很难像语文课那样生动多彩,如果能够在讲课时候多理论联系实际,对于学生来说学习就不再是公式推导这样枯燥了。比如将信号统计值与实际的物理量相对应以使那些简单的数学符号生动起来。另外随着移动通信、卫星通信和计算机通信技术的飞速发展和广泛应用,新的数字通信技术也不断涌现,在教学中可将现在的物联网,三维电视,4G手机时代等等这些概念与原理相对应,拓宽学生的视野。

2.4 传统与现代相结合的教学手段

教育作为人类的立身之本,古而有之,教育方法更是层出不穷。教学方法及手段的改革是提高教学效果与教学质量的重要途径,通过教学方法和教学手段的改革创新,可以让课堂气氛活跃、学生思维开阔、学习兴趣浓厚。传统的教学方法一般以教师讲授为主,教师通过板书将自己的观点写下来。现代的教学多采用多媒体课件,用幻灯片的方式来进行教学。表面看来现代教学方法更有利一些,尤其对于“通信原理”课程来说,公式推导不少,有人认为教师如果将时间用于大串的公式的推导上,不但效率低下且重点、效果不突出,而实际上学习是一个过程,一个发现问题,解决问题的过程,如果学习就只看老师讲解,效果反不如跟着老师的思路一步一步的推导好,书写有利于思路的整理。因此,可以将两者相结合,效果会更好。另外,如果用幻灯片将调制解调的过程用图片来描述的话,就会使得抽象的理论变得形象生动,直观易懂。

2.5 实践教学

理论教学很重要,但是实践却是人最好的老师,否则就和纸上谈兵的赵括一样是经不起时间的考验的。因此在教学中,首先可安排实验课与理论课同步进行,如学过眼图原理,就在实验当中验证,这样同学积极性较高。其次,让学生选修“通信系统仿真”课程,通过仿真软件进行通信系统编程实现,如16QAM调制,解调的仿真等,促进学生互相交流学习,增强学生设计与动手能力。对于有兴趣的同学可以选择在毕业设计时进一步設计实现,为以后工作学习打基础。

3 结语

俗话说兴趣是最好的老师,如何提高学生学习的兴趣,培养自主创新意识是每个教师的职责,我们在了解课程本身的特点基础上,通过多角度的课程改革,使得学生能够创新性学习,不拘泥于书本,以已有的知识为基础,结合学习的实践独立思考,为下一步的学习和工作创造了条件。

参考文献

485通信原理总结 篇9

一、RS232简介

串行通信方式，计算机通过该接口与其它设备进行通信 通讯距离：9600波特率下建议在13m以内。

二、RS485通讯基础知识

1.与RS232相比，通讯距离长，可通讯多台设备同时进行管理。计算机采用轮询的方式对总线上的设备进行轮流通讯。2.接线表示：485+，485-，分别对应设备的485+，485-。3.通讯距离：理论上最远的设备离控制器可达1200米，建议控制在800米以内，控制在300米以内效果最好。如果距离超长，可使用485中继器，理论上可达300米。一般100米长的总线，最大传输速率为1Mbps 4.负载数量：485总线可以带多少台设备取决于控制器的通讯芯片和485通讯芯片的选型一般有32台，64台，128台，256台可选。5.总线选择：一般采用双绞屏蔽线或者网线的其中一组。如果用普通的线会有很大 的干扰，导致通讯不畅。

6.设备连接方式：每台设备必须采用手拉手的连接方式进行连接。如果采用星型的连接方式会有很大的干扰。7.MAX485共模电压范围：-7V~12V 共模电压：指的是同相、反相输入信号都具备的直流电压分量。

三、RS422通讯

与RS485的区别是它的总线是两组双绞线，分别是R+,R-,T+,T-。由于布线成本高且容易弄错，现在很少用。

四、RS485特性 1.RS485电气特性：

逻辑“1”：两线间的电压差为2V—6V。逻辑“0”：两线之间的电压差为-（2—6）V。2.最高传输速率：10Mbps 3.485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，即噪声干扰。

五、构建网络时要注意的事项

1.采用一条双绞线作为通讯总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点引出的现场应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。

2.注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点会发生信号的反射，下列几种情况会产生这种不连续性：

（1）总线的不同区段采用不同的线缆

（2）某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装（3）过长的分支线引出到总线

六、RS485传输线缆为什么会有信号反射

移动通信原理心得 篇10

经过这一个学期的学习，让我对此学科有了进一步的了解，而且是我对此学科产生了浓厚的兴趣，通信原理课程是通信、电子、信息领域中最重要的专业基础课之一，是电子信息系各专业必修的专业基础课。信系统作为一个实际系统，是为了满足社会与个人的需求而产生的，目的就是传送消息（数据、语音和图像等）。通信技术的发展，特别是近30年来形成了通信原理的主要理论体系，即信息论基础、编码理论、调制与解调理论、同步和信道复用等。本课程教学的重点是介绍数字通信系统中各种通信信号的产生、传输和解调的基本理论和方法，使学生掌握和熟悉通信系统的基本理论和分析方法，为后续课程打下良好的基础。通信随着科技的发展，通信将被广泛运用到学习与生活中，我们应该重视此学科。

在这两周通信原理课程设计的学习中，让我受益颇多。

一、让我养成了课前预习的好习惯。一直以来就没能养成课前预习的好习惯（虽然一直认为课前预习是很重要的），但经过这一周，让我深深的懂得课前预习的重要。只有在课前进行了认真的预习，才能在课上更好的学习，收获的更多、掌握的更多。

二、培养了我的动手能力。“实验就是为了让你动手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的东西。”每个步骤我都亲自去做，不放弃每次锻炼的机会。经过这两周，让我的动手能力有了明显的提高。

三、让我在探索中求得真知。那些伟大的科学家之所以伟大就是他们利用实验证明了他们的伟大。实验是检验理论正确与否的试金石。为了要使你的理论被人接受，你必须用事实（实验）来证明，让那些怀疑的人哑口无言。虽说我们的通信原理实验只是对前人的经典实验的重复，但是对于一个知识尚浅、探索能力还不够的人来说，这些探索也非一件易事。通信原理实验都是一些经典的给人类带来了难以想象的便利与财富。对于这些实验，我在探索中学习、在模仿中理解、在实践中掌握。通信原理实验让我慢慢开始“摸着石头过河”。学习就是为了能自我学习，这正是实验课的核心，它让我在探索、自我学习中获得知识。

四、教会了我处理数据的能力。实验就有数据，有数据就得处理，这些数据处理的是否得当将直接影响你的实验成功与否。经过这一周，我学会了图像法等处理数据的方法，让我对其它课程的学习也是得心应手。

经过这一周的通信原理实验课的学习，让我收获多多。但在这中间，我也发现了我存在的很多不足。我的动手能力还不够强，当有些实验需要很强的动手能力时我还不能从容应对；我的探索方式还有待改善，当面对一些复杂的实验时我还不能很快很好的完成；我的数据处理能力还得提高，当眼前摆着一大堆复杂数据时我处理的方式及能力还不足，不能用最佳的处理手段使实验误差减小到最小程度

总之，通信原理课程设计让我收获颇丰，同时也让我发现了自身的不足。在实验课上学得的，我将发挥到其它中去，也将在今后的学习和工作中不断提高、完善；在此间发现的不足，我将努力改善，通过学习、实践等方式不断提高，克服那些不应成为学习、获得知识的障碍。在今后的学习、工作中有更大的收获，在不断地探索中、在无私的学习、奉献中实现自己的人身价值！

学了通信原理这门课，一开始觉得很难，而且听学长们也总是告诫我们，通信原理是很难的课程，平时一定要好好学，不然自己复习的日子根本就抓不到要点了。事实上好像也是如此，在周围，这门主课的挂课率总是算前排的。当然对于我这样的人，总是上课时算是比较认真的，但是半期的时候还是没有搞懂它是干什么的，甚至到期末了，也只有零星的一点编码呀，带宽呀，调制啦，这样一些概念，但这些技术在一个通信系统中又是出于什么样的位置，该怎样应用这些技术组成一个通信系统，对此我还是一概不知。然而经过期末前的复习，我感觉自己对通信系统总算有个印象了，所以想把那些零碎的名词做一些解释，并且用我自己的学习过程以及对通信系统的了解来说明这些技术的应用。

通信原理课程教学内容的整合探索 篇11

【摘要】通信原理课程是通信、电子信息及网络类专业一门重要的专业基础课程， 其特点是系统性强、概念抽象。本文全面梳理了通信原理课程在专业知识结构中的地位，对课程涉及所有知识点对应的重点、难点问题找到具体解决方案，并指导设计相应的配套实验，目的在于促进通信原理课程的教学效果，提高学生发现、分析、解决问题的能力，注重培养学生的创新精神。

【关键词】课程定位  知识点分解  配套实验设计

【中图分类号】G642                             【文献标识码】A      【文章编号】2095-3089（2015）05-0148-02

近年来，全球通信业迅猛发展，通信技术走在了科技发展的前沿，社会对此类人才的需求一直非常旺盛，通信原理课程作为通信技术的基础课程一直备受各高校的重视，在国家级和各省级精品课程名录中经常可以见到这门课的影子。

一、课程定位

通过对通信原理课程的学习，学生了解信息、信号传输的基本概念;理解信号传输的基本方式;掌握通信系统的基本原理、基本性能和基本分析方法;建立起通信系统的基本概念，为路由与交换技术、移动通信技术、光纤通信技术等后续课程的学习打好基础。因此，通信原理是一门承上启下的课程[1]。

图1   通信原理在专业课程体系中的结构图

不同专业的学生对该课程的掌握理解程度其实是有所区别的，因此，我们对这门课程进行了分层次教学，通信原理总课时数为72学时，授课对象为通信工程专业的学生，而通信系统原理A（英文）是针对电子信息工程专业的春晓班的学生;通信系统原理B总课时数为64学时，授课对象为电子信息工程专业和电子信息科学与技术专业的学生，数字通信原理48学时，授课对象为网络工程专业的学生，使授课的内容丰富多样更有针对性。

二、教学内容的编排

本课程理论性比较强，内容比较多，如何在有限的学时内完成教学任务，特别是在学时受到压缩的情况下，教学内容和学时数之间的矛盾就更加突出，成为本课程教学的一个难点。如何让学生较好掌握各个知识点和整个通信系统的关系，做到点面结合，将直接影响教学质量和教学效果。

总结多年的教学经验，在内容、手段、方法上同时着力，采用了以下几点：

①课程讲解中始终沿着通信系统的“有效性”和“可靠性”两个主要指标以及“发射功率”和“传输带宽”两个主要资源为教学线索，将通信系统的各部分内容有机串联起来，使得同学不仅扎实掌握各个基本知识点，而且可以从通信系统的角度辨证地分析和学习。

②利用多媒体课件等现代教学手段，提高教学效率、增强教学效果，同时，针对通信领域技术发展快的特点，将通信领域的最新研究进展融入到课程教学之中，活跃课堂气氛，激发同学们的学习兴趣。

③积极利用网络辅助教学平台，加强教师与学生之间的互动，及时解决学生学习中存在的问题。

④实验课程采用丰富的系统实验内容，覆盖一个完整通信过程的各个环节，使学生通过实践练习，建立通信系统的整体概念，以理论指导实践，通过实践验证基本原理并加深对通信理论知识的理解，从而提高学生分析问题、解决问题能力的目的。

表1是针对通信原理课程内容的一个具体编排实施方案。

表1      通信原理课程知识点分解

知识模块 重点 难点 解决方法

绪论 通信系统的组成及主要的质量指标 码元与信息的速率关系 结合生活中遇到的现象，举例说明

随机信号分析 通信系统中的噪声 正弦波加窄带高斯噪声 涉及课程的数学基础，运用数理统计的方法来解决

模拟通信系统 线性与非线性调制 抗噪声性能分析中不同解调方式的运用及门限效应 运用典型实例，精讲;结合实验操作，进一步巩固

数字信号的基带传输 数字基带的码型和波形，传输中的码间串扰和噪声 频域均衡与时域均衡 运用典型实例，精讲;要求掌握典型信号波形的变化;结合实验操作，进一步巩固

数字载波调制 二进制数字调制 相对调制与绝对调制的区别 掌握各种调制信号波形的画法;运用典型实例，精讲;结合实验操作，进一步巩固

模拟信号的数字传输 PCM通信系统 时分复用及其与频分复用的比较 结合具体应用，查阅资料，进行设计性实验，并写出总结报告

三、配套实验的设计

通信原理课程是一门理论和实践相结合的课程，不同传输系统的内容既可独立成章，又在理论上有重要联系，这就要求课堂教学和操作实验相辅相成，互为补充。为了加强学生对内容的理解，构建一个多层次、全方位和立体化实验教学体系必不可少。

该实验体系综合了通信专用的集成电路、通信原理及传输技术和电子技术等基本知识，采用的实验内容丰富，知识点覆盖了一个完整通信过程的各个环节，同时包括仿真类的系统实验和设计搭建电路进行实际测试，加深了学生对课堂知识的掌握。

具体进行了以下几个方面的工作：

①实验内容的选取

为适应高教改革的要求，进一步加强学生实践能力和创新能力的培养，教师会定期编写实验教材。尽量做到因材施教，减少验证性实验，增加设计性，综合性实验，给学生留出发展个性和创新的空间。

②实验内容的次序安排

由浅入深，先做验证性实验，后做设计性实验，再到综合性实验。设计性、综合性实验又分基本要求和提高部分。

③实验教学方法与教学形式

在实验教学中，注意培养学生的综合应用、开发能力。主要措施包括：压缩验证性实验，加强综合性的设计性实验;利用“系统仿真与虚拟实验”等拓展类课程，进一步培养学生运用知识的能力;鼓励和指导学生通过参加“电子设计竞赛”等课外科技活动，学习新知识、掌握新方法、培养新技能、解决新问题。

四、结束语

通信课程教学改革经过了几个学期的教学检验， 得到了老师和同学们的肯定，取得了较好的教学效果。课程教学建设是一个涉及多方面内容的系统工程， 不是一蹴而就的， 而是一个长期积累不断改进的过程。在课程改革日益深化的阶段，不可轻言放弃原有的教学成果， 既要学习别人的， 更重要的是发展自己的， 在发展中走好每一步， 才能有效地提高并得到很好的发展。

参考文献：

[1] 骆文，刘霞.通信原理课程教学改革的探讨[J].高等函授学报：自然科学版，2012，25（1）：51- 53.

[2] 樊昌信. 通信原理[ M] . 北京： 国防工业出版社， 2001

[3] 曹志刚， 钱亚生. 现代通信原理[ M ] . 北京： 清华大学出版社，1999

基金项目：

简述光纤通信的工作原理 篇12

光纤通信是指以光波为载波, 以光纤或者光缆为传输介质的通信方式。光纤通信的优点: (1) 频带宽、通信容量大; (2) 传输损耗低、中继距离长; (3) 光纤通信串话小, 保密性强, 使用安全; (4) 抗电磁干扰能力强; (5) 体积小、重量轻、便于敷设; (6) 材料资源丰富。

二、光纤的结构和分类

光纤由纤芯和包层两部分构成。纤芯是传输光信号的部分, 包层除对纤芯进行保护之外, 还将光信号封闭在纤芯中, 不让光信号泄露出去。

光纤的分类:按照纤芯的折射率的分布可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。按照光纤中传输的模式数量, 可分为单模光纤和多模光纤。

三、光纤的传输特性

1、损耗

光在光纤中传输, 随着传输距离的增加, 光功率会越来越小, 这种现象称为光纤的传输损耗。光纤的传输损耗是影响中继距离的重要因素。吸收损耗和散射损耗是光纤本身的主要损耗。另外, 耦合损耗是光源与光纤之间的损耗、连接损耗是光纤之间损耗等, 这些都是光纤传输损耗的因素。为了实现低损耗传输, 光纤有三个低损耗窗口:0.85um, 1.31um, 1.55um。况且随着波长的增加, 光纤的损耗会越来越小。

2、色散

光脉冲信号经光纤传输, 到达输出端会发生时间上的展宽, 这种现象称为色散。

(1) 产生原因:光脉冲信号的不同频率成分、不同模式, 在光纤中传输时途径不同, 速度不同, 到达终点所用时间不同, 即群时延差引入了色散。 (2) 导致问题:信号波形畸变, 表现为脉冲展宽, 产生码间干扰, 增加误码率。限制带宽, 影响通信容量和传输速率。 (3) 光纤的色散主要有模式色散、材料色散和波导色散。 (4) 模式色散:不同模式的光传输途径不同, 速度不同所引起的色散。 (5) 材料色散:由于光纤材料本身的折射指数随波长而变化引起的色散。 (6) 波导色散:光纤的几何结构不完善引起的色散。

四、光纤通信系统的构成框图

光纤通信系统由光发射端机、光纤、光中继器和光接收端机组成, 见下图所示。

1、光发射机

光发射机是实现电/光转换的光端机。

发端:首先由电发射机发出电信号, 送给光发射机, 光发射机完成电/光转换。光发射机的关键部件是光源, 光源的主要功能是完成电/光的转换。目前光纤通信中常用的光源有:半导体激光二极管 (LD) 和半导体发光二级管 (LED) 。由光发射机发出光信号以后送入光纤或者光缆进行传输。

2、光中继器

由于光纤存在损耗和色散, 光信号经过一段距离传输后会发生衰减和失真, 如果不及时进行修复, 很可能无法继续向前传输。有可能信号衰减掉了, 有可能严重变形, 总之, 必须马上进行修复。修复的办法就是:对衰减的信号进行放大, 对失真的波形进行修复, 把波形重新整形到发送端的状态。

光纤通信中光中继器的形式主要有两种, 一种是光-电-光转换形式的中继器, 另一种是在光信号上直接放大的光放大器。

光-电-光转换形式的中继器:光中继器需要先把光信号变成电信号, 对电信号再放大、再定时、再整形以后, 通过这三个过程, 得到接近于发射端的光信号的复制, 从而起到延长传输距离, 提高信号质量的效果。

光放大器:光放大器能直接放大光信号, 无需转换成电信号, 对信号的格式和速率具有高度的透明性, 使得整个光纤通信传输系统更加简单和灵活。光放大器主要有半导体光放大器和光纤放大器两大类。

3、光接收机

光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。

收端:由光接收机把从光纤传过来的光信号转变为电信号。光接收机的核心部件是光检测器, 光检测器的主要功能是完成光电转换。然后把电信号传给电接收机。

五、光纤通信的发展趋势

(1) 纳米技术与光纤通信。将微电子机械系统 (MEMS) 技术应用光通信领域, 开发光学器件, 实现全光通信。 (2) 光交换是实现高速全光网的关键。未来通信网络将是全光网络平台, 光纤传送的光信号直接进行交换。不需要将数据转换成电信号才能进行交换, 然后再转换成光信号进行传输。 (3) 无源光网络 (PON) 技术。无源光网络作为一种新兴的覆盖“最后一公里”的宽带接入光纤技术, 其在光分支点不需要节点设备, 只需安装一个简单的光光器即可, 因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。 (4) 光孤子通信系统。光纤损耗和色散是影响光纤传输容量和距离的主要因素。由于光纤制作工艺的不断提高, 光纤损耗已接近理论极限, 因此光纤色散已成为实现超大容量、超长距离光纤通信的“瓶颈”。由光纤非线性效应所产生的光孤子可以抵消光纤色散的作用, 因此利用光孤子进行通信, 可以很好解决这个问题。

摘要：本文首先讲述了光纤通信的定义, 光纤通信的优点以及光纤的结构和分类;然后讲述了光纤的传输特性和光纤通信的工作原理;最后介绍了光纤通信的发展趋势。

光纤通信原理论文 篇13

浅谈掺铒光纤放大器

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。WDM技术、极大地增加了光纤通信的容量。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。

光纤放大器是光纤通信系统对光信号直接进行放大的光放大器件。在使用光纤的通信系统中，不需将光信号转换为电信号，直接对光信号进行放大的一种技术。

掺铒光纤放大器(EDFA即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器)是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。掺铒光纤放大器的工作原理：

掺铒光纤放大器主要是由一段掺铒光纤（长约10-30m）和泵浦光源组成。其工作原理是：掺铒光纤在泵浦光源（波长980nm或1480nm）的作用下产生受激辐射，而且所辐射的光随着输入光信号的变化而变化，这就相当于对输入光信号进行了放大。研究表明，掺铒光纤放大器通常可得到15-40db的增益，中继距离可以在原来的基础上提高100km以上。那么，人们不禁要问：科学家们为什么会想到在光纤放大器中利用掺杂铒元素来提高光波的强度呢？我们知道，铒是稀土元素的一种，而稀土元素又有其特殊的结构特点。长期以来，人们就一直利用在我学器件中掺杂稀土元素的方法，来改善光学器件的性能，所以这并不是一个偶然的因素。另外，为什么泵浦光源的波长选在980nm或1480nm呢？其实，泵浦光源的波长可以是520nm、650nm、980nm、和1480nm，但实践证明波长980nm的泵浦光源激光效率最高，次之是波长1480nm的泵浦光源。

掺铒光纤放大器的基本结构：

EDFA的基本结构，它主要由有源媒质(几十米左右长的掺饵石英光纤，芯径3-5微米，掺杂浓度(25-1000)x10-6)、泵浦光源(990或1480nm LD)、光耦合器及光隔离器等组成。信号光与泵浦光在铒光纤内可以在同一方向(同向泵浦)、相反方向(反向泵浦)或两个方向(双向泵浦)传播。当信号光与泵光同时注入到铒光纤中时，铒离子在泵光作用下激发到高能级上，三能级系统)，并很快衰变到亚稳态能级上，在入射信号光作用下回到基态时发射对应于信号光的光子，使信号得到放大。其放大的自发发射(ASE)谱，带宽很大(达20-40nm)，且有两个峰值，分别对应于1530nm和1550nm。

掺铒光纤放大器的优点：

1.掺铒光纤的放大区域恰好与单模光纤的最低损耗区域相重合。那么，被掺铒光纤放大器放大的光在光纤中的传输损耗小，能传输比较远的距离。

2.对数字信号的格式及数据率“透明”。

单模光纤损耗谱和掺饵光纤放大器的增益谱

3.放大频带宽，能在同一根光纤中传输几十甚至上百个信道。

4.噪声指数低，接近量子极限，意味着可级联多个放大器。

5.增益饱和的恢复时间长，各个信道间的串扰极小。

掺铒光纤放大器的分类：

1.功率放大器（booster-Amplifier），处于合波器之后，用于对合波以后的多个波长信号进行功率提升，然后再进行传输，由于合波后的信号功率一般都比较大，所以，对一功率放大器的噪声指数、增益要求并不是很高，但要求放大后，有比较大的输出功率。

2.线路放大器（Line-Amplifier），处于功率放大器之后，用于周期性地补偿线路传输损耗，一般要求比较小的噪声指数，较大的输出光功率。

3.前置放大器（Pre-Amplifier），处于分波器之前，线路放大器之后，用于信号放大，提高接收机的灵敏度（在光信噪比(OSNR)满足要求情况下，较大的输入功率可以压制接收机本身的噪声，提高接收灵敏度），要求噪声指数很小，对输出功率没有太大的要求。掺铒光纤放大器的应用：

掺铒光纤放大器在常规光纤数字通信系统中应用，可以省去大量的光中继机，而且中继距离也大为增加，这对于长途光缆干线系统具有重要意义。其主要应用包括：

1、可作光距离放大器。传统的电子光纤中继器有许多局限性。如，数字信号和模拟信号相互转换时，中继器要作相应的改变；设备由低速率改变成高速率时，中继器要随之更换；只有传输同一波长的光信号，且结构复杂、价格昂贵，等等。掺铒光纤放大器则克服了这些缺点，不仅不必随信号方式的改变而改变，而且设备扩容或用于光波分复用时，也无需更换。