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摘 要： 在载波电子设备教学中，为了提高教学质量，通常都引入可视化教学。当前可视化教学包括两个方面，第一点是对信号特征进行可视化处理，信号特征是可视化的基础，可视化的核心就是对信号加以处理。另一种是直接对人工信号进行采集，例如可以直接进行文字、图像、语音等信号进行采集。对于机载电子设备而言，进行信号处理包括匹配、检测、滤波、检波等。下面就对这些方面进行分析，分析教学方法的合理运用。
关键词： 信号可视化；无线电；装备教学
【中图分类号】 G648 【文献标识码】 B 【文章编号】 2236-1879（2017）14-0229-02
当前由于技术的发展，信息技术的应用和发展，无线电设备在很多领域都得到了应用。例如在飞机、船舶导航等方面应用了大量的机载电子设备。在实践应用中，需要对这些信号进行处理和分析，继而才能得到表达的信息。为了提高学生学习质量，相关人员摒弃了传统教学方法，应用了先进的技术，使用了可视化教学方法，可以通过学生能够观察到的效果图进行教学，理解更加容易，教学质量更高。
1分析信号可视化的定义
对电子装备而言，根据处理信号的不同可以将其分为无线电子装备和有线电子装备，对于无线电子装备而言，可以进行无线电信号的接收和发射，功能强大，但是设计原理比较复杂。对于无线电装备而言，其核心内容就是信号处理。对于信号而言具有其特征，例如信号在频域的特征、信号在时域的特征。通过对信号进行处理，可以改变信号的特征，例如对于滤波处理而言，可以将信号中的附加噪声滤除掉，对于信号调制而言，可以结合信号相位、频率、幅度等情况，对载波响应特征进行改变。
2分析信号可视化的基本原则
2.1遵循可控化原则
对信号进行可视化教学中，需要遵循相关的原则，保证教学安全和质量。可控原则就是要对处理的信号参数进行控制。实践教学中可以将信号频率设置为可变参数，通过改变相关参数，提高学习质量。例如改变信号频率，学生可以观察到信号频谱的变化和波形变化情况。
2.2遵循比较性原则
教学中进行信号可视化处理，根本目的是表现信号的基本特征，得到信号的基本特征，一般都是通过对比得到的，这样效果比较明显，教学质量比较高。进行信号频率高低教学中，可以将两个频率高低不同的信号同时进行显示，通过对比得到明显的特点。可视化教学过程中，如果要表现滤波对信号的改变作用时，可以对滤波前后的波形變化情况进行表现，进而让其进行理解，掌握这方面的特点。
2.3遵循功能和外观统一性原则
对信号进行可视化处理，就是将一些复杂的理论知识通过直接观察来理解，达到教学的根本目的。因此必须确保功能和外观统一的原则。如果表现信号外观不适合，或者不能确切的表现出信号的某个特征，那么学生在学习时会产生歧义，或者产生疑惑，进而对其以后的学习产生误导。除此之外，一般信号都是动态的，如果进行动态表现，不仅技术难度大，而且理解不方便，因此可视化教学中要兼顾信号的动态和静态，保证观察效果，准确观察后才能深入理解。
3分析信号可视化在无线电装备教学中的运用
3.1分析信号可视化实例
现在进行电子设备教学过程中，一般都将复杂的信号进行直观化表示，将抽象问题立体化、形象化、可视化，提高教学质量。这一教学理念是正确的，但是在实践应用中却存在一定的难度。下面结合当前教学成果，分析几个教学案例。相位、信号频率等时信号的主要特性，在研究信号可视化工作中，需要将信号频率特性在时域差别中有效的表现出来，让其产生3个不同频率的信号，让其在同一个图上显示出来，更加方便的对其进行分析。当信号频率开始升高时，信号所重复的密度开始提高，和右面的图进行对比，右图中是初始相位不同的波形变化情况，从右图就可以看出，当初始相位发生变化后，对正弦信号波峰产生一定的影响，无论信号是滞后还是超前，都是相位超前或延迟造成的，相关人员可以参看下面的对比图[1]。
图1：正弦信号频率和相位可视化表现
3.2分析信号处理的可视化案例
实践中进行信号处理时，使用的方法比较多，结合实际需求选择不同的方法。常用的处理信号的方法包括滤波、解调、调制等，对于调制而言，还可以分为数字调制和模拟调制，对于滤波分析方法而言，可以分为带通滤波、高通滤波、低通滤波等。为了方便分析，提供了可视化图形，分别是模拟调幅调制和模拟调频调制。通过图中显示的内容可以得知，对于模拟调制信号而言，信号的包络随着输入信号幅度的变化发生变化，输入信号对载波幅度进行了改变。通过观察下图还可以了解到，对于调频信号的频率而言，当输入信号增加时，调频信号的频率也开始增加，当输入信号幅度降低时，信号幅度也开始降低，通过这些内容就可以深入了解到调频和调幅的基本原理[2]。
图2：模拟调幅的图形变化表现
除此之外，还可以对低通滤波和高通滤波进行分析，结合下图进行原理分析。如果白噪声通过高通滤波器时，在输出频谱中只显示出了高频率成分，其中的低频率成分已经被滤除，但是从第二幅图中可以看出，当白噪声通过低通滤波器时，对于输出信号的频率进行分析，只含有低频率成分，其中的高频率成分已经完全被滤除掉，通过这些内容就可以深刻的了解到滤波器的工作原理，进而在对学员进行信号可视化在无线电装备教学中提高教学质量[3]。
图3：高通滤波和低通滤波图形化表现
总结：通过上述内容分析可以得知，可视化教学是以后的发展方向，当前还有很多工作需要改进。分析中举出了近期信号可视化研究的成果，分析了信号可视化的定义和可视化工作所要遵循的原则。在此基础上，分析了不同的可视化教学方法，通过对教学方法的分析，发现可视化教学转变了传统教学难以理解、问题、概念抽象的问题，但是当前教学成果有限，在这方面的研究不够深入，以后发展中可以在现有基础上进行改进和创新，提高教学质量，得到更好的教学成果。
参考文献
[1] 刘鹰，朱志刚.信号可视化在无线电装备教学中的应用[J].读与写：上，下旬， 2013（24）.114-115.
[2] 周芳芳，曾媛， 赵颖，等.一种无线电信号数据的可视化方法：， CN105897488A[P].2016（7）：00231-00231.
[3] 周芳芳，曾媛，赵颖，等.无线电频谱与无线电信号数据协同可视分析方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报，2017，29（1）：27-37.
关键词： 信号可视化；无线电；装备教学
【中图分类号】 G648 【文献标识码】 B 【文章编号】 2236-1879（2017）14-0229-02
当前由于技术的发展，信息技术的应用和发展，无线电设备在很多领域都得到了应用。例如在飞机、船舶导航等方面应用了大量的机载电子设备。在实践应用中，需要对这些信号进行处理和分析，继而才能得到表达的信息。为了提高学生学习质量，相关人员摒弃了传统教学方法，应用了先进的技术，使用了可视化教学方法，可以通过学生能够观察到的效果图进行教学，理解更加容易，教学质量更高。
1分析信号可视化的定义
对电子装备而言，根据处理信号的不同可以将其分为无线电子装备和有线电子装备，对于无线电子装备而言，可以进行无线电信号的接收和发射，功能强大，但是设计原理比较复杂。对于无线电装备而言，其核心内容就是信号处理。对于信号而言具有其特征，例如信号在频域的特征、信号在时域的特征。通过对信号进行处理，可以改变信号的特征，例如对于滤波处理而言，可以将信号中的附加噪声滤除掉，对于信号调制而言，可以结合信号相位、频率、幅度等情况，对载波响应特征进行改变。
2分析信号可视化的基本原则
2.1遵循可控化原则
对信号进行可视化教学中，需要遵循相关的原则，保证教学安全和质量。可控原则就是要对处理的信号参数进行控制。实践教学中可以将信号频率设置为可变参数，通过改变相关参数，提高学习质量。例如改变信号频率，学生可以观察到信号频谱的变化和波形变化情况。
2.2遵循比较性原则
教学中进行信号可视化处理，根本目的是表现信号的基本特征，得到信号的基本特征，一般都是通过对比得到的，这样效果比较明显，教学质量比较高。进行信号频率高低教学中，可以将两个频率高低不同的信号同时进行显示，通过对比得到明显的特点。可视化教学过程中，如果要表现滤波对信号的改变作用时，可以对滤波前后的波形變化情况进行表现，进而让其进行理解，掌握这方面的特点。
2.3遵循功能和外观统一性原则
对信号进行可视化处理，就是将一些复杂的理论知识通过直接观察来理解，达到教学的根本目的。因此必须确保功能和外观统一的原则。如果表现信号外观不适合，或者不能确切的表现出信号的某个特征，那么学生在学习时会产生歧义，或者产生疑惑，进而对其以后的学习产生误导。除此之外，一般信号都是动态的，如果进行动态表现，不仅技术难度大，而且理解不方便，因此可视化教学中要兼顾信号的动态和静态，保证观察效果，准确观察后才能深入理解。
3分析信号可视化在无线电装备教学中的运用
3.1分析信号可视化实例
现在进行电子设备教学过程中，一般都将复杂的信号进行直观化表示，将抽象问题立体化、形象化、可视化，提高教学质量。这一教学理念是正确的，但是在实践应用中却存在一定的难度。下面结合当前教学成果，分析几个教学案例。相位、信号频率等时信号的主要特性，在研究信号可视化工作中，需要将信号频率特性在时域差别中有效的表现出来，让其产生3个不同频率的信号，让其在同一个图上显示出来，更加方便的对其进行分析。当信号频率开始升高时，信号所重复的密度开始提高，和右面的图进行对比，右图中是初始相位不同的波形变化情况，从右图就可以看出，当初始相位发生变化后，对正弦信号波峰产生一定的影响，无论信号是滞后还是超前，都是相位超前或延迟造成的，相关人员可以参看下面的对比图[1]。
图1：正弦信号频率和相位可视化表现
3.2分析信号处理的可视化案例
实践中进行信号处理时，使用的方法比较多，结合实际需求选择不同的方法。常用的处理信号的方法包括滤波、解调、调制等，对于调制而言，还可以分为数字调制和模拟调制，对于滤波分析方法而言，可以分为带通滤波、高通滤波、低通滤波等。为了方便分析，提供了可视化图形，分别是模拟调幅调制和模拟调频调制。通过图中显示的内容可以得知，对于模拟调制信号而言，信号的包络随着输入信号幅度的变化发生变化，输入信号对载波幅度进行了改变。通过观察下图还可以了解到，对于调频信号的频率而言，当输入信号增加时，调频信号的频率也开始增加，当输入信号幅度降低时，信号幅度也开始降低，通过这些内容就可以深入了解到调频和调幅的基本原理[2]。
图2：模拟调幅的图形变化表现
除此之外，还可以对低通滤波和高通滤波进行分析，结合下图进行原理分析。如果白噪声通过高通滤波器时，在输出频谱中只显示出了高频率成分，其中的低频率成分已经被滤除，但是从第二幅图中可以看出，当白噪声通过低通滤波器时，对于输出信号的频率进行分析，只含有低频率成分，其中的高频率成分已经完全被滤除掉，通过这些内容就可以深刻的了解到滤波器的工作原理，进而在对学员进行信号可视化在无线电装备教学中提高教学质量[3]。
图3：高通滤波和低通滤波图形化表现
总结：通过上述内容分析可以得知，可视化教学是以后的发展方向，当前还有很多工作需要改进。分析中举出了近期信号可视化研究的成果，分析了信号可视化的定义和可视化工作所要遵循的原则。在此基础上，分析了不同的可视化教学方法，通过对教学方法的分析，发现可视化教学转变了传统教学难以理解、问题、概念抽象的问题，但是当前教学成果有限，在这方面的研究不够深入，以后发展中可以在现有基础上进行改进和创新，提高教学质量，得到更好的教学成果。
参考文献
[1] 刘鹰，朱志刚.信号可视化在无线电装备教学中的应用[J].读与写：上，下旬， 2013（24）.114-115.
[2] 周芳芳，曾媛， 赵颖，等.一种无线电信号数据的可视化方法：， CN105897488A[P].2016（7）：00231-00231.
[3] 周芳芳，曾媛，赵颖，等.无线电频谱与无线电信号数据协同可视分析方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报，2017，29（1）：27-37.