Matlab在数字信号处理辅助教学中的应用策略探析

徐萌兮

长春科技学院，吉林　长春　130600



Matlab在数字信号处理辅助教学中的应用策略探析

徐萌兮*

长春科技学院，吉林长春130600

数字信号处理作为电子信息工程专业最为重要的必修课程之一，由于其本身属于一门理论性较强且内容较多的学科，在实际教学过程当中难度较大，因此，需要采取必要的方式进行辅助，而Matlab作为一种信号处理的必备软件，在实际的应用中，能够实现与数字信号处理的有机结合，从而促进数字信号处理假象效果的提升，帮助学生更好的学习数字信号处理技术。本文从Matlab着手，分析数字信号处理课程教学，探究Matlab在数字信号处理辅助教学中的有效应用。

Matlab；数字信号处理；辅助教学；应用策略

随着微电子技术的不断发展，以及计算机技术的推广普及，信息处理技术逐渐应用到了社会各个领域当中，为社会的发展奠定了坚实的基础。而在当前数字化的发展背景之下，作为电子信息工程专业的必修课程之一，数字信号处理的重要性愈加的突出，然而由于数字信号处理理论性较强，学生所要学习的内容较为繁多，在实际的教学中存在着较大的难度，因此，在具体教学中需要采取一定的辅助教学方式，而Matlab作为数字信号处理中必备的一种软件，在当前数字信号处理教学中得到了广泛应用，使得数字信号处理教学质量得到了明显提升。

一、Matlab概述

Matlab作为一种用于商业数学中的软件，在实际的应用过程当中实现了数值分析、矩阵运算、图形显示以及信号处理的有机融合，从而为用户形成了一个友好型的操作界面。尤其是在Matlab软件当中所具备的信号处理工具箱当中存在着较多的信号处理库函数，可以直接应用到实际操作当中，使得编程工作更加的简单。而Matlab软件在应用到数字信号处理辅助教学中之时，主要是用于对数值的计算以及仿真的分析，其中主要包含函数运算、函数波形绘制以及信号频谱的分析等，并在实际的教学中，教师可以穿插讲解Matlab软件的制作示例及仿真，以便于能够更好地帮助学生加深对数字信号处理课程的理解，改善数字信号处理教学的效果，实现对数字信号处理的辅助教学。

二、数字信号处理课程

随着网络数字信息化的发展，信号的采集及处理愈加的重要，由于数字信号处理拥有着方便、灵活的特点，再加上在社会各行业中得到了广泛的应用，受到了社会的关注，促进了数字信号处理课程的兴起及发展。数字信号处理课程在教学的过程中，主要讲述的是数字信号处理的原理、分析方法以及实现的技术等较为基础性的理论知识，由于数字信号处理教学内容当中所涉及到的知识点较多，存在着抽象化的概念，学生在实际的学习过程当中往往会感觉到枯燥乏味，不能够深刻的理解以及掌握相关的知识点，因此，在教学过程中提升学生学习的兴趣一直以来都是教师所关注的问题。而在数字信号处理教学中应用Matlab软件进行辅助，是数字信号处理教学中的一大亮点所在，并在实际的教学中取得了较好的成绩。

三、Matlab在数字信号处理辅助教学中的有效应用

(一)设计与实现

就现阶段Matlab在数字信号处理课程教学中的应用来看，在进行辅助的过程当中，所应用到的Matlab软件主要是由三个部分构成，即序列及其运算、序列变换以及滤波器设计等，其中在序列及其运算这一环节当中，会出现一些较为常见的序列，实现了对序列的加、减、乘以及移位翻转等运算，并且还需要做好数字信号处理的相关演示；序列变换这一环节则指的是需要展示好序列的几种重要变换形式及其相关的特性；而滤波器设计则是数字信号处理辅助教学中的重点所在，对序列变换进行研究的根本目的就是需要做好滤波器的设计，通常来说，滤波器主要有无限长脉冲响应滤波器以及有限长脉冲响应滤波器等两种类型，然而由于每种滤波器在进行设计中会有着多种方法，因此，在进行实际应用中需要根据数字信号处理的实际情况，科学的设计滤波器种类。

(二)在Nyquist采样定理中的实例应用

模拟信号在进行采集时按照一定的采样频率能够最终构成采样信号，其所对应的频率变化状况是：在经过采样之后，原始数字信号成分都会按照ffs=1/T的频率进行周期性的重复变化，而要使得采样频率不会出现混叠的现象，就需要确保x(t)的频率不超过fmax,而且还需要保证采样的频率fs≥2fmax，经过采样之后的信号能够借助模拟重建起寻找到特定的模拟信号fa(t),也就是对x(nT)找到相应的插值解，从而满足采样定理xa(t)=x(t)的条件。而对于一部分初步接触这些知识的学生而言，要想在短时间内明确模拟信号、采样信号以及采样之后的重建信号等相关知识有着较大的难度，而Matlab软件系统的应用，能够为这一部分知识的教学提供必要的辅助，例如，在教学中，设模拟信号是x(t)=cos(5πt)+4sin(2πt)·sin(3πt),t的单位为毫秒(ms)。设采样频率是3kHz,确定x(t)的采样重建信号xa(t)等，其运行的结果显示为当较高频率分量的波形被低频率采样之后，和低频率正弦波形相一致，由此可以加深学生对采样定理当中的部分概念进行区分，明确概念所表达的内容，同时，为了更好地辅助学生学习采样定理，当采样频率加大到100kHz之后，通过相互之间的对比可以发现，100kHz频率之下的采样点更加能够充分的反映出原有波形的特点。

四、结语

综上所述，随着时代的发展，数字信号处理课程的重要性愈加的突出，在数字信号处理课程学习的过程当中，学生往往会经过了解、熟悉以及应用等三个阶段，为了确保学生能够更好的学习相关的知识，教师需要将Matlab应用到实践当中，使得学生能够更好的理解相关知识点，促进学生数字信号处理学习质量的提升，打破以往单一的教学模式，促进学生学习兴趣的提升，提高课程教学的效率。

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[2]曾伟梁,刘颖,鲍曼等.用MATLAB实践数字信号处理课程的辅助教学[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2014,27(1):80-82.

[3]曾伟梁,刘颖.数字信号处理中周期方波信号频率分解的MATLAB辅助教学[J].林区教学,2014(2):83-85.

[4]王金新.MATLAB辅助教学提高信号处理课程的教学质量[J].中国科教创新导刊,2012(13):195.

徐萌兮(1986-)，女，辽宁鞍山人，硕士，长春科技学院，助教。

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