Matlab在數(shù)字信號處理輔助教學(xué)中的應(yīng)用策略探析

徐萌兮

長春科技學(xué)院，吉林　長春　130600

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Matlab在數(shù)字信號處理輔助教學(xué)中的應(yīng)用策略探析

徐萌兮*

長春科技學(xué)院，吉林長春130600

數(shù)字信號處理作為電子信息工程專業(yè)最為重要的必修課程之一，由于其本身屬于一門理論性較強且內(nèi)容較多的學(xué)科，在實際教學(xué)過程當(dāng)中難度較大，因此，需要采取必要的方式進行輔助，而Matlab作為一種信號處理的必備軟件，在實際的應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)與數(shù)字信號處理的有機結(jié)合，從而促進數(shù)字信號處理假象效果的提升，幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)數(shù)字信號處理技術(shù)。本文從Matlab著手，分析數(shù)字信號處理課程教學(xué)，探究Matlab在數(shù)字信號處理輔助教學(xué)中的有效應(yīng)用。

Matlab；數(shù)字信號處理；輔助教學(xué)；應(yīng)用策略

隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以及計算機技術(shù)的推廣普及，信息處理技術(shù)逐漸應(yīng)用到了社會各個領(lǐng)域當(dāng)中，為社會的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。而在當(dāng)前數(shù)字化的發(fā)展背景之下，作為電子信息工程專業(yè)的必修課程之一，數(shù)字信號處理的重要性愈加的突出，然而由于數(shù)字信號處理理論性較強，學(xué)生所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容較為繁多，在實際的教學(xué)中存在著較大的難度，因此，在具體教學(xué)中需要采取一定的輔助教學(xué)方式，而Matlab作為數(shù)字信號處理中必備的一種軟件，在當(dāng)前數(shù)字信號處理教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字信號處理教學(xué)質(zhì)量得到了明顯提升。

一、Matlab概述

Matlab作為一種用于商業(yè)數(shù)學(xué)中的軟件，在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中實現(xiàn)了數(shù)值分析、矩陣運算、圖形顯示以及信號處理的有機融合，從而為用戶形成了一個友好型的操作界面。尤其是在Matlab軟件當(dāng)中所具備的信號處理工具箱當(dāng)中存在著較多的信號處理庫函數(shù)，可以直接應(yīng)用到實際操作當(dāng)中，使得編程工作更加的簡單。而Matlab軟件在應(yīng)用到數(shù)字信號處理輔助教學(xué)中之時，主要是用于對數(shù)值的計算以及仿真的分析，其中主要包含函數(shù)運算、函數(shù)波形繪制以及信號頻譜的分析等，并在實際的教學(xué)中，教師可以穿插講解Matlab軟件的制作示例及仿真，以便于能夠更好地幫助學(xué)生加深對數(shù)字信號處理課程的理解，改善數(shù)字信號處理教學(xué)的效果，實現(xiàn)對數(shù)字信號處理的輔助教學(xué)。

二、數(shù)字信號處理課程

隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信息化的發(fā)展，信號的采集及處理愈加的重要，由于數(shù)字信號處理擁有著方便、靈活的特點，再加上在社會各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，受到了社會的關(guān)注，促進了數(shù)字信號處理課程的興起及發(fā)展。數(shù)字信號處理課程在教學(xué)的過程中，主要講述的是數(shù)字信號處理的原理、分析方法以及實現(xiàn)的技術(shù)等較為基礎(chǔ)性的理論知識，由于數(shù)字信號處理教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中所涉及到的知識點較多，存在著抽象化的概念，學(xué)生在實際的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中往往會感覺到枯燥乏味，不能夠深刻的理解以及掌握相關(guān)的知識點，因此，在教學(xué)過程中提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣一直以來都是教師所關(guān)注的問題。而在數(shù)字信號處理教學(xué)中應(yīng)用Matlab軟件進行輔助，是數(shù)字信號處理教學(xué)中的一大亮點所在，并在實際的教學(xué)中取得了較好的成績。

三、Matlab在數(shù)字信號處理輔助教學(xué)中的有效應(yīng)用

(一)設(shè)計與實現(xiàn)

就現(xiàn)階段Matlab在數(shù)字信號處理課程教學(xué)中的應(yīng)用來看，在進行輔助的過程當(dāng)中，所應(yīng)用到的Matlab軟件主要是由三個部分構(gòu)成，即序列及其運算、序列變換以及濾波器設(shè)計等，其中在序列及其運算這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，會出現(xiàn)一些較為常見的序列，實現(xiàn)了對序列的加、減、乘以及移位翻轉(zhuǎn)等運算，并且還需要做好數(shù)字信號處理的相關(guān)演示；序列變換這一環(huán)節(jié)則指的是需要展示好序列的幾種重要變換形式及其相關(guān)的特性；而濾波器設(shè)計則是數(shù)字信號處理輔助教學(xué)中的重點所在，對序列變換進行研究的根本目的就是需要做好濾波器的設(shè)計，通常來說，濾波器主要有無限長脈沖響應(yīng)濾波器以及有限長脈沖響應(yīng)濾波器等兩種類型，然而由于每種濾波器在進行設(shè)計中會有著多種方法，因此，在進行實際應(yīng)用中需要根據(jù)數(shù)字信號處理的實際情況，科學(xué)的設(shè)計濾波器種類。

(二)在Nyquist采樣定理中的實例應(yīng)用

模擬信號在進行采集時按照一定的采樣頻率能夠最終構(gòu)成采樣信號，其所對應(yīng)的頻率變化狀況是：在經(jīng)過采樣之后，原始數(shù)字信號成分都會按照ffs=1/T的頻率進行周期性的重復(fù)變化，而要使得采樣頻率不會出現(xiàn)混疊的現(xiàn)象，就需要確保x(t)的頻率不超過fmax,而且還需要保證采樣的頻率fs≥2fmax，經(jīng)過采樣之后的信號能夠借助模擬重建起尋找到特定的模擬信號fa(t),也就是對x(nT)找到相應(yīng)的插值解，從而滿足采樣定理xa(t)=x(t)的條件。而對于一部分初步接觸這些知識的學(xué)生而言，要想在短時間內(nèi)明確模擬信號、采樣信號以及采樣之后的重建信號等相關(guān)知識有著較大的難度，而Matlab軟件系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠為這一部分知識的教學(xué)提供必要的輔助，例如，在教學(xué)中，設(shè)模擬信號是x(t)=cos(5πt)+4sin(2πt)·sin(3πt),t的單位為毫秒(ms)。設(shè)采樣頻率是3kHz,確定x(t)的采樣重建信號xa(t)等，其運行的結(jié)果顯示為當(dāng)較高頻率分量的波形被低頻率采樣之后，和低頻率正弦波形相一致，由此可以加深學(xué)生對采樣定理當(dāng)中的部分概念進行區(qū)分，明確概念所表達的內(nèi)容，同時，為了更好地輔助學(xué)生學(xué)習(xí)采樣定理，當(dāng)采樣頻率加大到100kHz之后，通過相互之間的對比可以發(fā)現(xiàn)，100kHz頻率之下的采樣點更加能夠充分的反映出原有波形的特點。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著時代的發(fā)展，數(shù)字信號處理課程的重要性愈加的突出，在數(shù)字信號處理課程學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，學(xué)生往往會經(jīng)過了解、熟悉以及應(yīng)用等三個階段，為了確保學(xué)生能夠更好的學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，教師需要將Matlab應(yīng)用到實踐當(dāng)中，使得學(xué)生能夠更好的理解相關(guān)知識點，促進學(xué)生數(shù)字信號處理學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升，打破以往單一的教學(xué)模式，促進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提升，提高課程教學(xué)的效率。

[1]潘偉.Matlab在數(shù)字信號處理輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報,2010,29(2):99-103.

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[4]王金新.MATLAB輔助教學(xué)提高信號處理課程的教學(xué)質(zhì)量[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2012(13):195.

徐萌兮(1986-)，女，遼寧鞍山人，碩士，長春科技學(xué)院，助教。

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