作品名稱：普通振幅調制
學校名稱：山東交通學院
參賽隊伍：武曉明
參賽老師：武曉明
(含開發背景、結構說明、功能與使用說明等，字數不超過1000字) 教學設計 一、課 題：普通振幅調制(AM- Amplitude Modulation) 二、教學背景： 通信原理是電子信息工程專業和通信工程專業學生的一門重要專業課，是自動控制專業學生的一門選修課。而本節內容是本課程最重要的一節，通過本節課程，引起學生對該課程的興趣，培養學生對通信系統系統通信方式的理解，讓學生掌握學習該課程的方法。 三、教學思想： 本節是普通振幅調制(AM)，是一種重要的調制方式，也是學生首次接觸到頻帶傳輸方式，要讓學生從理性上理解調制和解調的意義，普通振幅調制的調制原理，感性上熟悉普通振幅調制信號的時域信號波形和頻譜圖，因此采取以下教學方法及設計。 四、教學方法： 多媒體教學。多媒體教學包含了系統通信動畫及備圖片，系統仿真演示。 五、教學思路： 由世界需要信息傳輸和交換、而低頻（基帶）不能遠距離傳輸的圖片，引出調制的意義，分析普通振幅調制的定義，引出普通振幅調制的概念及系統實現，然后給出了系統通信的時域和頻域波形，最后引出振幅調制仿真與總結。 六、教學目標： （1）了解通信系統的組成，熟悉調制的目的和意義。 （2）掌握普通振幅調制的定義及系統組成和實現。 （3）掌握普通振幅調制的時域波形和頻域頻譜圖，解調的方式方法。 七、重點、難點： 1、重點：掌握普通振幅調制的時域波形和頻域頻譜圖，解調的方式方法。 2、難點：掌握普通振幅調制的定義及系統組成，系統是如何實現頻譜的線性搬移的。 八、教學特色： （1）引人入勝。先由世界需要信息的交流和交換的圖片配合貨物裝載、運輸和卸載的動畫，講解一般通信系統的構成、調制的意義，引出本節課題普通振幅調制概念。 （2）層層遞進。該節內容共有3個層次，5項內容，層層遞進，過渡自然。 （3）互動良好。設計了有趣的小問題與學生互動。 （4）多媒體豐富。多媒體課件包含了系統通信動畫及大量圖片、系統仿真。 九、作業： 圍繞教學重點，布置了2個作業（見PPT），及課下的實驗室參觀。 十、選用教材 選用“十一五”國家級規劃教材。《通信原理》，樊昌信、曹麗娜編著。國防工業出版社，2015.08。
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（含教學思路、課程設計方案等，字數不超過3000字） 教學進程 1、引入課題 由馬來西亞航空公司航班MH370失事說明世界需要信息交流、信息共享，引出通信系統的一般模型，分析系統模型都包含調制和解調環節。 2014年3月8日00:42航班在馬來西亞吉隆坡國際機場起飛，計劃06:30在北京降落。01:20，航班在馬來西亞和越南的交接處與胡志明管控區失去聯系，且并未收到失蹤飛機的求救信號。隨著廣播、電視、互聯網和其它電子媒介的出現，隨著各種現代信息傳輸方式的飛速發展，人與人之間的時空距離驟然縮短，整個世界緊縮成一個“村落”。 地球村是互聯網的發展，是信息網絡時代的集中體現，而所有一切的信息傳輸交換都離不開通信系統，而遠距離通信系統都會包含調制環節。 接著由一組圖片引出議題，為什么遠距離通信必須包含調制，調制的意義和目的何在。 1、頻率低衰減就大，頻率低波長就大，容易出現衍射，產生干擾，而且在自然界中物體的震動多為低頻震動，產生干擾較為容易，還有就是在短波中容易在大氣電離層產波的反射，而長波則會穿透大氣向宇宙輻射，“基帶信號不適合遠距離傳輸”、“基帶信號不能遠距離無線傳輸”。 2、交流信號要有效輻射和接收，天線的尺寸應和波長相比擬。當天線的長度L約為1/4波長時，天線收發轉換效率最高。頻率越低，所需天線的孔徑越大，而天線的孔徑是受物理條件限制的。 3、通過調制，把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現信道的多路復用，提高信道利用率。 2、教學內容 1.信號為什么要調制 2.如何實現振幅調制 3.普通振幅調制基本特性 4.普通振幅調制仿真與解調 5. 普通振幅調制分析總結 （5.1.1）信號為什么要調制 ①低頻信號（基帶）通信距離有限 ②進行頻譜搬移，匹配信道特性，減小天線尺寸 ③實現多路復用，提高信道利用率 ④改善系統性能（有效性、可靠性） 講解：頻率低衰減大，頻率低波長大，容易出現衍射，產生干擾，而且長波則會穿透大氣向宇宙輻射，而調制可以進行預先規劃頻譜搬移，更好的匹配信道特性，使信號在信道內得以更好的傳輸，并且可以減小天線尺寸。 ⑤實現頻率的再分配 ⑥使得整個頻帶成為統一、協調的分配體系 基于以上有必要對信號采取有效合理的調制方式1.2。 （5.1.2）如何實現普通振幅調制（AM） 普通振幅調制（AM）是把信號轉換成適合在信道中傳輸的形式，用調制信號去控制載波幅值參數的變化，載波（未受調制的周期性振蕩信號）可以是正弦波，也可以是非正弦波，已調信號的幅度隨基帶信號的規律而正比地變化；在頻譜結構上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內的簡單搬移(精確到常數因子)。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調制通常又稱為線性調制。 意義：利用乘法器和加法器實現時域中已調信號的幅度隨基帶信號的規律而正比地變化，頻域中基帶信號頻譜在頻域內的簡單搬移到制定頻譜位置。 那么時域波形和頻譜是什么樣子的呢，引出2.1。 （5.1．3）普通振幅調制（AM）基本特性 正常調幅和臨界調幅的信號包絡與調制信號波形相同，可以用包絡檢波法將原信號恢復。如果出現“過調幅”現象，用包絡檢波將發生失真。 普通振幅（AM）信號的頻譜由載頻分量、上邊帶和下邊帶三部分組成，上邊帶的頻譜結構與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。波形圖和頻譜圖可以對通信信號進行模擬仿真。 引出2.2。 （5.1.4）普通振幅調制（AM）仿真與解調 （1）普通振幅調制（AM）仿真有四個部分：載波、調制信號、已調信號時域波形以及已調信號頻譜圖。 講述包含的波形特性和意義，并對仿真進行演示。 （2）普通振幅調制（AM）的解調 正常調幅和臨界調幅的信號包絡與調制信號波形相同，可以用包絡檢波法很容易恢復出原信號。 包絡檢波器通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。 普通振幅（AM）信號的頻譜由載頻分量和邊帶分量組成，載波分量并不包含傳輸信息，那么傳輸載波分量會對整個發射功率有什么影響呢，從而引出5.1.5。 （5.1.5）普通振幅調制分析、總結 普通振幅調制（AM）信號的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊帶功率才與調制信號有關，載波分量并不攜帶信息。有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號總功率的比例稱為調制效率, 普通振幅調制（AM）信號調制效率較低，當調制系數為1時，其調制效率最高為1/3。 普通振幅調制（AM）調制的優點是接收設備簡單，解調方便，便于接收；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差。 3、課堂總結 總結該節課的重點普通振幅調制的定義、系統組成實現、普通振幅調制（AM）的時域波形和頻域頻譜圖以及解調方法。要求同學們課下多去實驗室參觀學習。 4、布置作業 ①調幅系數m又稱調幅度，通常用百分數表示，反應基帶信號改變載波幅度的程度，它有哪幾種情形？ ②普通振幅調制（AM）信號包含上、下邊頻分量和載波分量；邊頻分量振幅小于載波分量振幅的一半，能否去掉載波和其中一個邊頻？ |
（含課程的適用性、實用性、創新性等，字數不超過500字） （1）引人入勝。由馬來西亞航空公司航班MH370失事說明世界需要信息交流、信息共享，引出本節課題。 （2）層層遞進。該節內容共有3個層次，5項內容，層層遞進，過渡自然。 （3）互動良好。設計了有趣的小問題與學生互動。 （4）多媒體豐富。多媒體課件包含了仿真、系統通信動畫及大量設備圖片。
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