基于MATLAB的《信号与系统》课程实验设计

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1、电子技术教育ElectronicsEducation电子技术基于MATLAB的《信号与系统》课程实验设计李忠广．(菏泽学院机电工程系)摘要：利用Matlab软件仿真环境设计了信号与系统课程实验系统。对FIR数字滤波器和IIR数字滤波器的MATLAB学计生进的行了详尽的描述。实践表明，实验系统的开发和设计使学生能更好地理解和掌握该课程的基本理论，并能提高工程应用能力。关键词：信号与系统；Matlab；FIR数字滤波器；IIR数字滤波器ExperimentDesignof‘‘SignalsandSystems"CourseBasedonMatlabLiZhongguang(De

2、pt。ofMachineryandElectronicEngineering．HezeUniversity)Abstract：Anexperimentalsystemfor“SignalsandSystems”courseisdesignedwimMatlab。ThedesignOfFIRdigitalfilterandIIRdigitalfilterwithMATLABisdescribedindetail。Thepracticeindicatesthatthedevelopmentanddesignoftheexperimentsystemmakesstudentsto

3、betterunderstandandmasterthebasictheoryofthecourse，alsocanimprovetheabilityofstudentstoapplyitinengineering。Keywords：signalandsystem；Marlab；FIRdigitalfilter；IIRdigita1filter0引言科技专家的欢迎，并很快成为应用学科计算机辅助分析、《信号与系统》课程是一门实用性较强、涉及面较设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础软件。广的专业基础课，是高等学校电子信息、计算机技术、自动控制等专业的一门重要的必修基础课，在许多

4、学校都被2《信号与系统》实验内容列为重点课程，具有十分重要的地位和作用。该课程是将《信号与系统》实验课程内容可以归纳为几个知识学生从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的点，它们是：1)信号的时域表示；2)连续信号卷积；3)关键性课程，对后续专业课起着承上启下的作用。该课程典型周期信号的频谱表示；4)傅里叶变换性质研究；5)的基本方法和理论大量应用于计算机信息处理的各个领系统的零极点分析；6)离散信号分析；7)FIR数字滤波器域，特别是在通信、数字语音处理、数字图像处理、数字的Matlab设计；8)IIR滤波器的设计；9)信号的时频分析信号分析等领域的应用更为广泛。因此

5、，让学生掌握对信和小波分析：l0)连续信号的采样与恢复。我们所设计的号与系统进行分析的基本方法和理论，无论是对今后专业实验系统对上述每一部分知识点的理论算法都进行了仿课的教学，还是学生毕业后从事专业工作的能力，都具有真，但由于篇幅所限，本文只对其中部分实验内容的具重要的意义。体实现作了详尽的描述。在目前的教学工作中，《信号与系统》的教学主要是考虑课堂上重点讲授基本理论知识要点，但是《信号与系3部分实验内容的Matlab设计统》是一门以数学推导为核心的理论性很强的学科，其概3．1FIR数字滤波器的Matlab设计念比较抽象，数学计算又比较繁琐并且较少开设实验。长F数字滤波器的

6、设计方法有窗函数法、频率采样法、期以来《信号与系统》一直采用“教师一一黑板一一学Fourier级数展开法等，本文只提供窗函数设计法。生”的单一教学模式，学生仅依靠做课后习题来巩固和理对于窗函数设计法～般是先给出所要求的理想滤波解教学内容，对课程中大量的应用性较强的内容不能实际器的频率响应，要求设计一个滤波器来逼近，但是设计是动手设计、调试、分析，使学生的课后实践受到相当大的在时域进行的，因此可由)的傅立叶反变换导出限制，严重影响和制约了教学效果。为了帮助学生理解与)，即：掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及)=￡eJa,nd∞培养学生综合应用所学知识解决实际问题

7、的能力，特引入功能强大的Matlab仿真语言，在此基础上设计了基于由于Ha(e~。)是矩形频率特性，故厅)一定是无限长的Matlab软件平台仿真环境的课程实验系统。该系统对于序列，而我们要设计的是FIR滤波器，其()必然是有限长帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模的，而要用有限长的向(n)来逼近无限长的Ji2n)，最有效的方及仿真调试起到了积极的推动作用。法是截断hd(n)，即用一个有限长的窗口函数序列w()来截取hd(n)，即(，z)=w(n)ho(n)。1Matlab简介工程中常用的窗函数共有6种，