徐萌兮

長(zhǎng)春科技學(xué)院，吉林　長(zhǎng)春　130600

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

徐萌兮*

長(zhǎng)春科技學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130600

數(shù)字信號(hào)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(qiáng)且內(nèi)容較多的學(xué)科，在實(shí)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(jìn)行輔助，而Matlab作為一種信號(hào)處理的必備軟件，在實(shí)際的應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)與數(shù)字信號(hào)處理的有機(jī)結(jié)合，從而促進(jìn)數(shù)字信號(hào)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(hào)處理技術(shù)。本文從Matlab著手，分析數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)，探究Matlab在數(shù)字信號(hào)處理輔助教學(xué)中的有效應(yīng)用。

Matlab；數(shù)字信號(hào)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(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣普及，信息處理技術(shù)逐漸應(yīng)用到了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，為社會(huì)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)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(hào)處理的重要性愈加的突出，然而由于數(shù)字信號(hào)處理理論性較強(qiáng)，學(xué)生所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容較為繁多，在實(shí)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(hào)處理中必備的一種軟件，在當(dāng)前數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字信號(hào)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(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、圖形顯示以及信號(hào)處理的有機(jī)融合，從而為用戶形成了一個(gè)友好型的操作界面。尤其是在Matlab軟件當(dāng)中所具備的信號(hào)處理工具箱當(dāng)中存在著較多的信號(hào)處理庫函數(shù)，可以直接應(yīng)用到實(shí)際操作當(dāng)中，使得編程工作更加的簡(jiǎn)單。而Matlab軟件在應(yīng)用到數(shù)字信號(hào)處理輔助教學(xué)中之時(shí)，主要是用于對(duì)數(shù)值的計(jì)算以及仿真的分析，其中主要包含函數(shù)運(yùn)算、函數(shù)波形繪制以及信號(hào)頻譜的分析等，并在實(shí)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(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程的理解，改善數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的輔助教學(xué)。

二、數(shù)字信號(hào)處理課程

隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信息化的發(fā)展，信號(hào)的采集及處理愈加的重要，由于數(shù)字信號(hào)處理擁有著方便、靈活的特點(diǎn)，再加上在社會(huì)各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，受到了社會(huì)的關(guān)注，促進(jìn)了數(shù)字信號(hào)處理課程的興起及發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理課程在教學(xué)的過程中，主要講述的是數(shù)字信號(hào)處理的原理、分析方法以及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)等較為基礎(chǔ)性的理論知識(shí)，由于數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中所涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，存在著抽象化的概念，學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中往往會(huì)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(shí)點(diǎn)，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(hào)處理教學(xué)中應(yīng)用Matlab軟件進(jìn)行輔助，是數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)中的一大亮點(diǎn)所在，并在實(shí)際的教學(xué)中取得了較好的成績(jī)。

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

(一)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

就現(xiàn)階段Matlab在數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)中的應(yīng)用來看，在進(jìn)行輔助的過程當(dāng)中，所應(yīng)用到的Matlab軟件主要是由三個(gè)部分構(gòu)成，即序列及其運(yùn)算、序列變換以及濾波器設(shè)計(jì)等，其中在序列及其運(yùn)算這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)一些較為常見的序列，實(shí)現(xiàn)了對(duì)序列的加、減、乘以及移位翻轉(zhuǎn)等運(yùn)算，并且還需要做好數(shù)字信號(hào)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(jì)則是數(shù)字信號(hào)處理輔助教學(xué)中的重點(diǎn)所在，對(duì)序列變換進(jìn)行研究的根本目的就是需要做好濾波器的設(shè)計(jì)，通常來說，濾波器主要有無限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器以及有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器等兩種類型，然而由于每種濾波器在進(jìn)行設(shè)計(jì)中會(huì)有著多種方法，因此，在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)際情況，科學(xué)的設(shè)計(jì)濾波器種類。

(二)在Nyquist采樣定理中的實(shí)例應(yīng)用

模擬信號(hào)在進(jìn)行采集時(shí)按照一定的采樣頻率能夠最終構(gòu)成采樣信號(hào)，其所對(duì)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(hào)成分都會(huì)按照ffs=1/T的頻率進(jìn)行周期性的重復(fù)變化，而要使得采樣頻率不會(huì)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(hào)能夠借助模擬重建起尋找到特定的模擬信號(hào)fa(t),也就是對(duì)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(duì)于一部分初步接觸這些知識(shí)的學(xué)生而言，要想在短時(shí)間內(nèi)明確模擬信號(hào)、采樣信號(hào)以及采樣之后的重建信號(hào)等相關(guān)知識(shí)有著較大的難度，而Matlab軟件系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?yàn)檫@一部分知識(shí)的教學(xué)提供必要的輔助，例如，在教學(xué)中，設(shè)模擬信號(hào)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(hào)xa(t)等，其運(yùn)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(duì)采樣定理當(dāng)中的部分概念進(jìn)行區(qū)分，明確概念所表達(dá)的內(nèi)容，同時(shí)，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(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，100kHz頻率之下的采樣點(diǎn)更加能夠充分的反映出原有波形的特點(diǎn)。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理課程的重要性愈加的突出，在數(shù)字信號(hào)處理課程學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，學(xué)生往往會(huì)經(jīng)過了解、熟悉以及應(yīng)用等三個(gè)階段，為了確保學(xué)生能夠更好的學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，教師需要將Matlab應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，使得學(xué)生能夠更好的理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生數(shù)字信號(hào)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(jìn)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(hào)處理輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報(bào),2010,29(2):99-103.

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[3]曾偉梁,劉穎.數(shù)字信號(hào)處理中周期方波信號(hào)頻率分解的MATLAB輔助教學(xué)[J].林區(qū)教學(xué),2014(2):83-85.

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

徐萌兮(1986-)，女，遼寧鞍山人，碩士，長(zhǎng)春科技學(xué)院，助教。

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