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1、第17卷第2期河南教育学院学报(自然科学版)Vo.l17No.22008年6月JournalofHenanInstituteofEducation(NaturalScience)Jun.2008用MATLAB实现信号与系统课程的教学实践徐素莉,郜彦华,吴景艳(河南科技大学电子信息工程学院,河南洛阳471003)摘要:以采样定理为教学实例,利用MATLAB实现信号与系统!课程的实践教学.给出了临界采样、欠采样和过采样情况下采样信号及其重构或恢复原信号的过程.通过教学实践,学生充分理解和掌握信号与系统!知识点,解决实际问题的能力得到提高.关键词:信号与系统;采样定理;MATLAB;重构中
2、图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1007-0834(2008)02-0061-030引言和仿真调试,可以培养学生主动获取知识和独立解信号与系统!课程是一门涉及电子信息工程、决问题的能力.信息工程、生物医学工程、电子科学与技术等专业的1MATLAB简介专业基础课.该课程是将学生从电路分析的知识领MATLAB语言是当今科学界最具影响力、也是域引入信号处理与传输领域的关键性课程,对后续最有活力的应用类数学软件,它起源于矩阵运算,并专业课起着承上启下的作用.该课程的基本方法和已经发展成一种高度集成的计算机语言.它具有基理论大量应用于计算机信息处理的各个领域.因此,本
3、功能符号运算功能、图形处理及可视化功能、可视学生掌握信号与系统进行分析的基本方法和理论,化建模及动态仿真功能、便捷的与其他程序和语言无论是对今后专业课的教学,还是学生毕业后从事接口的功能.目前,MATLAB语言已成为国际上最[1]专业工作的能力,都具有重要的意义.然而,长期流行的科学与工程计算软件工具,已经成为一种具[2]以来信号与系统!课程一直采用黑板式的单一教有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言.学方式,学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容,可以预见,在信号运算及处理领域,MATLAB语言对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设将长期保持其独一无二的地位.计、调试、分析,严重
4、影响和制约了教学效果.因此,2MATLAB在信号与系统!课程教学中的应用如何帮助学生理解和掌握课程中的基本概念、基本信号与系统!课程是电子信息类的一门重要原理、基本分析方法以及综合应用所学知识解决实的专业基础课,理论性较强,也比较抽象.如果课堂际问题的能力,提高教学质量,是信号与系统课程教讲授中处理不好,很容易变成一门数学教学,学生会学所要解决的实际问题.鉴于此,以采样定理为例,因此而失去兴趣.在课堂上通过介绍该课程内容的我们用MATLAB实现了信号与系统!课程的教学工程应用实例以提高学生的学习兴趣.例如,在实际实践,充分利用MATLAB强大的数值分析和计算结教学中,学生对采样定理的理
5、解不透彻,仅仅记住了果可视化功能,把课程中的知识点利用MATLAB实最大采样时间间隔和最小采样频率的计算公式,没现出来,把抽象的理论变的可视化,学生的学习也变有理解其中的真正含义.利用MATLAB编程实现采的活泼有趣.学生也可通过编程来更好的理解和掌样定理,更加形象和直观,学生更容易理解∀奈奎斯握课程内容,通过MATLAB编程,进行可视化建模特频率#、∀欠采样#等概念.下面以采样定理为例说收稿日期:2008-01-16作者简介:徐素莉(1973),女,河南偃师人,河南科技大学电子信息工程学院讲师.∃61∃明MATLAB在信号与系统!课程教学中的应用.2.1采样定理基本原理随着计算机应
6、用与数字技术的发展,离散时间信号处理将在大部分领域逐渐替代传统的连续信号处理.但是在实际应用中遇到的信号往往都是连续信号,这时可以采取每隔一定时间测量一次连续信号抽取样本数值,将连续信号转变成离散信号进行处理,可以充分利用离散时间系统的种种优势,达到连续时间系统无法达到的目的.采样定理指出:一个在频谱中不包含有大于信号最高频率fm的分量的有限频带的信号f(t),由对该信号以不大于1/fm的时间间隔进行采样,采样后的信号fs(t)完全保留了[34]原信号的频谱.将信号fs(t)通过一个理想的低通滤波器就得到恢复信号f1(t).若满足采样条件则[5]f1(t)=f(t)有,即恢复或者重构出
7、原信号.反之,就会产生混叠失真,使得f1(t)%f(t),采样信号将无法恢复原信号.2.2采样定理的MATLAB实现sint选取f(t)=sa(t)=作为被采样的信号,输t出采样信号,并对采样信号进行重构,得到的信号再和原信号进行比较.临界采样间隔为,设采样间m隔Ts=k.当k=1时,为临界采样;当01时,为欠采样.通过改变k值来观察信号采样和重构的情况,并通过计算原信号与重构信号之
