无线光通信技术在电子技术实验中的应用

唐雁峰 王佳荣 南春岩

【摘要】无线光通信是当前通信领域的研究热门，其中涵盖了多项先进技术。本文提出将这些先进技术转化为电子技术实验中的实验项目，对于开阔学生视野、提升创新意识、加强创新能力培养有重要作用。

【关键词】电子技术实验 实验项目转化 无线光通信

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）03-0227-01

引言

无线光通信目前是通信领域的研究热点，其中涵盖了调制、弱信号检测、光电信号转换、电压放大、功率放大、射频驱动、信号处理等多项电子技术。本文针对无线光通信中涉及的电子技术提出实验项目转化，将先进的电子技术成果转化为适合实验教学使用的综合性、设计性实验项目，将科研成果反哺于实验教学，既开阔学生的学科视野，又可加强学生实践能力、创新意识的培养。

1.实验项目转化

目前电子技术实验项目主要有验证性、综合性和设计性。验证性实验主要针对基本概念和定律，实验内容相对简单和单一，学生完全可以通过计算机仿真软件进行基本概念和定律的验证，对实物实验的兴趣缺乏；现有的综合性和设计性实验内容仅为对部分理论知识点的综合验证，内容陈旧、设计性不突出、创新性不足，不能引起学生的实验兴趣，没有起到实验课程在学生培养体系中的作用。

无线光通信系统主要由发射和接收两个部分组成，包含了光电检测、弱信号放大、宽带放大、高速激光调制等技术，针对电工电子技术面向学生的年级和先修课程，将无线光通信的部分技术分解并降低技术指标，设计单元级、系统级多层次的综合性、设计性创新实验项目。

2.实验项目实施

根据电子技术课程知识内容，结合无线光通信技术，设计了的部分实验项目如下表，并以其中两个项目为例进行说明。

2.1 LED调制技术

（1）实验目的

本实验通过LED闪烁频率变化和发光亮度变化，让学生理解电光调制概念、掌握多谐振荡电路原理及频率调节方法、熟练使用LED发光方法。

（2）实验涉及技术

本实验主要利用了光通信系统中的调制技术、光源驱动技术等，对应电子技术课程中特殊二极管（LED部分）原理和应用、555多谐振荡器等知识点。

（3）实验内容

实验的基本结构图如图1所示。其具体实验内容如下：

图1 LED调制技术实验框图

①利用555芯片搭建多谐振荡器，根据555多谐振荡器振荡频率计算公式，同时考虑人眼能够明确区分出LED闪烁变化，选择合适的外围器件参数，并且要求输出频率可调。利用示波器对振荡器输出波形进行测试观察。

②选择适当的LED作为光源（要考虑颜色明显，同时对人眼刺激小），搭建LED发光电路，要求光源亮度可调。

③利用调试好的多谐振荡器代替LED驱动电路供电源，通过LED的闪烁变化反映出振荡器的频率变化。

④单路LED闪烁电路实验可以扩展为多路，将RGB不同颜色、不同数量的LED放到白纸制作的灯罩里，观察不同数量、不同颜色的LED产生的颜色效果。

2.2 LED光束角测试

（1）实验目的

本实验通过测试LED发光角度，让学生理解光电探测概念和光电转换原理，掌握集成运放电路的多种应用。

（2）实验涉及技术

本实验主要利用了光通信系统接收单元光信号探测技术，对应电子技术课程中特殊二极管（光电二极管部分）原理和应用、集成运放弱信号放大、电流电压转化器（跨阻放大器）等知识点。

（3）实验内容

实验的基本结构图如图2所示。其具体实验内容如下：

图2 LED调制技术实验框图

①选择合适的集成运放芯片搭建电流电压转换器，并对其进行测试。

②选择合适的集成运放芯片搭建电压放大器（同相或反相，单电源或双电源由学生自己设计、选择），其放大器倍数可调，并对其进行测试。

③选择合适的光电探测器，将已完成电路搭建如图2所示实验系统，将光电探测器固定在光学导轨上。

④移动光电探测器位置，根据示波器显示电压大小判断光信号强弱，记录光强最小位置，计算出发射光源的光束发散角度。

3.实验效果

将光通信技术引入到实验教学中，转化为具体的实验项目，虽然实验仍然涵盖了原有的电子技术知识点，但是引入光通信技术后，将知识点进行了重新组合，采用任务式实验方式，实验结果更直观、实现现象更明顯，让学生更增加了实验的兴趣，对知识点的应用更加熟练，理解更为透彻。通过一学期的实践教学应用，学生们反应效果良好，下一步将光通信中更多的技术转化为实验项目，提高电子技术实验中创新实验项目比例。

总结

高等学校有丰厚的科研成果，将优质科研成果转化为教学资源，科研反哺教学，提高教学质量、提升创新能力培养层次，是适应现代化大学教育，为国家创新计划培养高水平人才的有效途径。

参考文献：

[1]蔡可迎.将科研成果转化为实验项目的探讨.广东化工.2014.18：98-100.

[2]龚新怀.地方院校科研成果转化为实验项目的教学实践.宜春学院学报.2014.6：132-134.

作者简介：

唐雁峰，副教授，博士，长春理工大学电工电子实验教学中心副主任，主要从事电子技术创新实践研究和教学工作。