陳海燕 羅民 代紅權(quán) 黃春雄

摘要：將實驗內(nèi)容引入理論課程的教學(xué)過程不僅是對理論課程的重要補充，也是課程完整性的需要。數(shù)據(jù)處理是實驗中的一個重要環(huán)節(jié)。本文以光纖通信實驗中常見的光譜儀和示波器數(shù)據(jù)處理為例，介紹一種基于Matlab軟件的實驗數(shù)據(jù)處理方法。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)；實驗數(shù)據(jù)處理；Matlab

中圖分類號：G642.42 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）47-0125-02

一、引言

光纖通信系統(tǒng)是“寬帶中國”戰(zhàn)略的核心。《光纖通信技術(shù)》是通信工程、光信息科學(xué)與工程等專業(yè)的核心課程。課程特點是理論部分難度大、設(shè)備與系統(tǒng)部件更新快、實驗設(shè)備昂貴等。課程學(xué)時少，一般在40學(xué)時以下。為此，國內(nèi)許多高校進行了許多有成效的改革。燕山大學(xué)的黃震等人提出了增加課程論文撰寫和講解的方式激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并以O(shè)ptisystem軟件仿真作為實驗教學(xué)的補充[1]。五邑大學(xué)的鐘東洲等人對光纖通信課程實踐教學(xué)和考核方式進行改革，提出了啟發(fā)性與互動性相結(jié)合、課堂講解與仿真演示相結(jié)合、實驗與仿真設(shè)計相結(jié)合的實踐教學(xué)方法及不同層次實踐教學(xué)的考核方式等措施[2]。武漢工程大學(xué)的駱文等人在課程理論與實踐及考核方式上進行改革以提高學(xué)生分析和解決問題的能力[3]。筆者通過長期教學(xué)實踐，以光纖基器件為基礎(chǔ)、系統(tǒng)實驗與仿真為主導(dǎo)、應(yīng)用/科研/前沿為窗口對《光纖通信技術(shù)》課程進行了全方位的研究性教學(xué)與實踐改革[4]，有效地提高了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力及利用計算機解決問題的能力。但沒有將《光纖通信技術(shù)》中的實驗數(shù)據(jù)處理引入課程教學(xué)中。

Matlab軟件具有強大的可視化數(shù)據(jù)處理功能，是一種很適合處理實驗數(shù)據(jù)的一款科學(xué)計算軟件[5]。本文介紹采用Matlab軟件對光通信技術(shù)實驗中的光信號頻域與時域?qū)嶒炈脭?shù)據(jù)進行處理，并將處理方法引入課程教學(xué)中。

二、光信號頻域特性數(shù)據(jù)處理

光纖通信技術(shù)實驗中，光信號的頻域特性是用光譜儀來觀察的，光譜儀（如：MS9710C，安立公司）保存的原始數(shù)據(jù)有BMP、DAT以及TXT三種文件格式，其中BMP文件保存的是光譜儀上所顯示的圖像，如圖1（a），BMP圖像所對應(yīng)的數(shù)據(jù)則保存在TXT文件中。BMP圖像雖然很直觀，但不利于移動（如應(yīng)用于科技論文等）及數(shù)據(jù)分析；TXT文件有利于數(shù)據(jù)分析，但不直觀?？捎肕atlab軟件對TXT文件數(shù)據(jù)進行處理。方法如下：

將TXT文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Matlab軟件工作區(qū)，將第一列數(shù)據(jù)命名為‘lamd，第二列數(shù)據(jù)命名為‘power，

a1=lamd；

b1=power；

c1=10*log10（b1）；% 將mW單位轉(zhuǎn)化為dBm

plot（a1，c1）

xlabel（'波長/nm'）

ylabel（'功率/dBm'）

運行程序，適當(dāng)調(diào)整橫坐標(biāo)的范圍，即可得光譜圖，如圖1（b），與圖1（a）一致。

三、光信號時域特性數(shù)據(jù)處理

光信號時域特性可用示波器進行觀察。示波器（如：TDS2022B，泰克公司）保存的原始數(shù)據(jù)包括JPG、SET以及CSV表格三種文件格式。其中JPG文件保存的是示波器上所顯示的圖像，如圖2（a），JPG圖像所對應(yīng)的數(shù)據(jù)則保存在CSV表格文件中。JPG圖像雖然很直觀，但不利于數(shù)據(jù)分析；CSV表格文件有利于數(shù)據(jù)分析，但不直觀?？捎肕atlab軟件對CSV表格文件數(shù)據(jù)進行處理。方法如下：

將CSV表格文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab工作區(qū)，第一列數(shù)據(jù)命名為‘time，第二列數(shù)據(jù)命名為‘a(chǎn)mplitude，

a1=time；

b1=amplitude；

c1=10^6*a1；% 將時間單位轉(zhuǎn)換s轉(zhuǎn)化為μs

plot（c1，b1）

xlabel（'時間/μs'）

ylabel（'幅度/a.u.'）

運行程序，即可得示波器上脈沖波形，如圖2（b），與圖2（a）一致。

四、總結(jié)

將基于Matlab軟件的實驗數(shù)據(jù)處理方法引入光纖通信技術(shù)課程教學(xué)中，有利于提高學(xué)生科學(xué)處理實驗數(shù)據(jù)的能力及其科學(xué)研究能力。

參考文獻：

[1]黃震，畢衛(wèi)紅，張保軍，等.光纖通信教學(xué)實踐與總結(jié)[J].教學(xué)研究，2011，34（3）：58-59.

[2]鐘東洲，王玉青.“光纖通信”課程實踐教學(xué)和考核方式改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2013，35（3）：38-39.

[3]駱文，張慶堂.《光纖通信》課程教學(xué)改革與實踐[J].長江大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，7（2）：368-369.

[4]陳海燕，陳聰，羅江華，黃春雄.光纖通信技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2016.

[5]紅權(quán)，陳海燕.基于MATLAB語言的物理實驗數(shù)據(jù)處理探討[J].電子制作，2017，（20）：59-60+24.