《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)改革研究

高 坤 濱州學(xué)院航空工程學(xué)院

《信號與系統(tǒng)》課程是電子電氣類專業(yè)的專業(yè)課程，本課程是以原理為主的理論性課程。針對該課程的特點(diǎn)，本文以培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才為目標(biāo)，引入MATLAB軟件教學(xué)，設(shè)計仿真實驗，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《信號與系統(tǒng)》的興趣，加深學(xué)生對本課程中的基本概念和理論的理解，通過實踐證明教學(xué)方法取得了良好的教學(xué)效果。

信號與系統(tǒng)；MATLAB；高水平應(yīng)用型人才

引言

信號與系統(tǒng)是一門以原理為主的理論性課程，是我校電子電氣類專業(yè)的專業(yè)必修課程。該門課程在在電子電氣類專業(yè)本科生人才培養(yǎng)方案中起到非常重要的作用，在課程體系建設(shè)中起著承上啟下的作用。該課程主要討論時域、頻率域等系統(tǒng)的特性分析。它是研究線性系統(tǒng)的關(guān)鍵性課程。針對我校高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，電子電氣類專業(yè)的理論類課程需要進(jìn)行教學(xué)改革。為了適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)型教學(xué)的需要，我校課程的設(shè)置也進(jìn)行了相應(yīng)的改革。本文以我校為例，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，引入MATLAB軟件教學(xué)，設(shè)計仿真實驗，本文以濾波器的設(shè)計為例，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《信號與系統(tǒng)》的興趣，加深學(xué)生對本課程概念、理論的理解。

1.濾波器的設(shè)計

1.1 濾波器

濾波器作為一種選頻裝置作用就是很大程度衰減干擾成分，通過特定的頻率來達(dá)到濾波的作用。如下圖1的線性時不變系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系在時域下表示為：y(n)=x(n)＊h(n)（1-1）

圖1 線性時不變系統(tǒng)

圖2 ChebyshevⅠ型模擬濾波器頻率響應(yīng)

圖3 模擬濾波器的幅頻響應(yīng)

1.2 模擬濾波器的設(shè)計

設(shè)計模擬濾波器，一般情況下遵循以下述步驟：首先根據(jù)不同用途給出濾波器的性能指標(biāo)：上邊界頻率，通常有截止頻率（適合于低通和高通），下邊界頻率 （使合于帶通和帶阻），通帶波紋Rp，阻帶衰減Rs和濾波器類型，確定濾波器階數(shù)和周期，其次就是設(shè)計模擬原型濾波器，最后經(jīng)過頻率變換可以得到不同類型的濾波器。MATLAB信號處理工具箱中有確定最小階數(shù)、設(shè)計濾波器、頻率轉(zhuǎn)換的的固定函數(shù)。

（1）設(shè)計帶通ChebyshevⅠ型模擬濾波器，通帶頻率Wρ1=0.35＊pi rad/s，Wρ2=0.65＊pi rad/s阻帶頻率Ws1的值為0.2＊pi rad/s，Ws2的值為0.8＊pi rad/s;通帶波紋Rρ=1dB；阻帶衰減Rs=60dB。運(yùn)行結(jié)果如圖2所示。

圖4 濾波器的輸入信號和輸出信號

（2）編寫巴特沃斯模擬濾波器：通帶周期段為1/2000～1/1000,兩邊的寬度為1/500s,通帶波紋1dB,阻帶衰減100dB為其設(shè)計性能要求。如果存在信號為x(t)=sin2πf1t +0.5＊cosπf2t+0.5sin2πf3t，其中f1=100Hz，f2=1500Hz，f3=2900Hz。信號的采樣周期為1/10000s，繪制出原始信號和輸出信號。運(yùn)行結(jié)果如圖3和圖4。

通過MATLAB仿真實驗，使枯燥的理論知識直觀化、清晰化，使學(xué)生熟練中午濾波器的基本知識和基本理論，加深學(xué)生對濾波器的理解。

2.結(jié)束語

針對我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，電子電氣類專業(yè)的教學(xué)也需要向應(yīng)用技術(shù)型教學(xué)進(jìn)行改革。為了適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)型教學(xué)的需要，本文以我校為例，將MATLAB軟件引入到《信號與系統(tǒng)》教學(xué)中，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深學(xué)生對本課程概念、理論的理解，實踐證明取得了良好的效果。

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濱州學(xué)院2015年度專業(yè)核心課程建設(shè)項目（BYHXKC201515），濱州學(xué)院科研基金項目（BZXYG1520），山東省精品課程電氣工程核心課程群（2013BK004）