Matlab在數字信號處理輔助教學中的應用策略探析

徐萌兮

長春科技學院，吉林　長春　130600

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Matlab在數字信號處理輔助教學中的應用策略探析

徐萌兮*

長春科技學院，吉林長春130600

數字信號處理作為電子信息工程專業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容較多的學科，在實際教學過程當中難度較大，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，在實際的應用中，能夠實現與數字信號處理的有機結合，從而促進數字信號處理假象效果的提升，幫助學生更好的學習數字信號處理技術。本文從Matlab著手，分析數字信號處理課程教學，探究Matlab在數字信號處理輔助教學中的有效應用。

Matlab；數字信號處理；輔助教學；應用策略

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

一、Matlab概述

Matlab作為一種用于商業數學中的軟件，在實際的應用過程當中實現了數值分析、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軟件當中所具備的信號處理工具箱當中存在著較多的信號處理庫函數，可以直接應用到實際操作當中，使得編程工作更加的簡單。而Matlab軟件在應用到數字信號處理輔助教學中之時，主要是用于對數值的計算以及仿真的分析，其中主要包含函數運算、函數波形繪制以及信號頻譜的分析等，并在實際的教學中，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生加深對數字信號處理課程的理解，改善數字信號處理教學的效果，實現對數字信號處理的輔助教學。

二、數字信號處理課程

隨著網絡數字信息化的發展，信號的采集及處理愈加的重要，由于數字信號處理擁有著方便、靈活的特點，再加上在社會各行業中得到了廣泛的應用，受到了社會的關注，促進了數字信號處理課程的興起及發展。數字信號處理課程在教學的過程中，主要講述的是數字信號處理的原理、分析方法以及實現的技術等較為基礎性的理論知識，由于數字信號處理教學內容當中所涉及到的知識點較多，存在著抽象化的概念，學生在實際的學習過程當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的知識點，因此，在教學過程中提升學生學習的興趣一直以來都是教師所關注的問題。而在數字信號處理教學中應用Matlab軟件進行輔助，是數字信號處理教學中的一大亮點所在，并在實際的教學中取得了較好的成績。

三、Matlab在數字信號處理輔助教學中的有效應用

(一)設計與實現

就現階段Matlab在數字信號處理課程教學中的應用來看，在進行輔助的過程當中，所應用到的Matlab軟件主要是由三個部分構成，即序列及其運算、序列變換以及濾波器設計等，其中在序列及其運算這一環節當中，會出現一些較為常見的序列，實現了對序列的加、減、乘以及移位翻轉等運算，并且還需要做好數字信號處理的相關演示；序列變換這一環節則指的是需要展示好序列的幾種重要變換形式及其相關的特性；而濾波器設計則是數字信號處理輔助教學中的重點所在，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計，通常來說，濾波器主要有無限長脈沖響應濾波器以及有限長脈沖響應濾波器等兩種類型，然而由于每種濾波器在進行設計中會有著多種方法，因此，在進行實際應用中需要根據數字信號處理的實際情況，科學的設計濾波器種類。

(二)在Nyquist采樣定理中的實例應用

模擬信號在進行采集時按照一定的采樣頻率能夠最終構成采樣信號，其所對應的頻率變化狀況是：在經過采樣之后，原始數字信號成分都會按照ffs=1/T的頻率進行周期性的重復變化，而要使得采樣頻率不會出現混疊的現象，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生而言，要想在短時間內明確模擬信號、采樣信號以及采樣之后的重建信號等相關知識有著較大的難度，而Matlab軟件系統的應用，能夠為這一部分知識的教學提供必要的輔助，例如，在教學中，設模擬信號是x(t)=cos(5πt)+4sin(2πt)·sin(3πt),t的單位為毫秒(ms)。設采樣頻率是3kHz,確定x(t)的采樣重建信號xa(t)等，其運行的結果顯示為當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，由此可以加深學生對采樣定理當中的部分概念進行區分，明確概念所表達的內容，同時，為了更好地輔助學生學習采樣定理，當采樣頻率加大到100kHz之后，通過相互之間的對比可以發現，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、結語

綜上所述，隨著時代的發展，數字信號處理課程的重要性愈加的突出，在數字信號處理課程學習的過程當中，學生往往會經過了解、熟悉以及應用等三個階段，為了確保學生能夠更好的學習相關的知識，教師需要將Matlab應用到實踐當中，使得學生能夠更好的理解相關知識點，促進學生數字信號處理學習質量的提升，打破以往單一的教學模式，促進學生學習興趣的提升，提高課程教學的效率。

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[2]曾偉梁,劉穎,鮑曼等.用MATLAB實踐數字信號處理課程的輔助教學[J].黑龍江生態工程職業學院學報,2014,27(1):80-82.

[3]曾偉梁,劉穎.數字信號處理中周期方波信號頻率分解的MATLAB輔助教學[J].林區教學,2014(2):83-85.

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徐萌兮(1986-)，女，遼寧鞍山人，碩士，長春科技學院，助教。

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