《信号与系统》课程教学改革研究

《信号与系统》课程教学改革研究

高 坤 滨州学院航空工程学院

《信号与系统》课程是电子电气类专业的专业课程，本课程是以原理为主的理论性课程。针对该课程的特点，本文以培养高水平应用型人才为目标，引入MATLAB软件教学，设计仿真实验，从而激发学生学习《信号与系统》的兴趣，加深学生对本课程中的基本概念和理论的理解，通过实践证明教学方法取得了良好的教学效果。

信号与系统；MATLAB；高水平应用型人才

引言

信号与系统是一门以原理为主的理论性课程，是我校电子电气类专业的专业必修课程。该门课程在在电子电气类专业本科生人才培养方案中起到非常重要的作用，在课程体系建设中起着承上启下的作用。该课程主要讨论时域、频率域等系统的特性分析。它是研究线性系统的关键性课程。针对我校高水平应用型人才培养目标，电子电气类专业的理论类课程需要进行教学改革。为了适应应用技术型教学的需要，我校课程的设置也进行了相应的改革。本文以我校为例，以培养应用型人才为目标，引入MATLAB软件教学，设计仿真实验，本文以滤波器的设计为例，从而激发学生学习《信号与系统》的兴趣，加深学生对本课程概念、理论的理解。

1.滤波器的设计

1.1 滤波器

滤波器作为一种选频装置作用就是很大程度衰减干扰成分，通过特定的频率来达到滤波的作用。如下图1的线性时不变系统输入输出关系在时域下表示为：y(n)=x(n)＊h(n)（1-1）

图1 线性时不变系统

图2 ChebyshevⅠ型模拟滤波器频率响应

图3 模拟滤波器的幅频响应

1.2 模拟滤波器的设计

设计模拟滤波器，一般情况下遵循以下述步骤：首先根据不同用途给出滤波器的性能指标：上边界频率，通常有截止频率（适合于低通和高通），下边界频率 （使合于带通和带阻），通带波纹Rp，阻带衰减Rs和滤波器类型，确定滤波器阶数和周期，其次就是设计模拟原型滤波器，最后经过频率变换可以得到不同类型的滤波器。MATLAB信号处理工具箱中有确定最小阶数、设计滤波器、频率转换的的固定函数。

（1）设计带通ChebyshevⅠ型模拟滤波器，通带频率Wρ1=0.35＊pi rad/s，Wρ2=0.65＊pi rad/s阻带频率Ws1的值为0.2＊pi rad/s，Ws2的值为0.8＊pi rad/s;通带波纹Rρ=1dB；阻带衰减Rs=60dB。运行结果如图2所示。

图4 滤波器的输入信号和输出信号

（2）编写巴特沃斯模拟滤波器：通带周期段为1/2000～1/1000,两边的宽度为1/500s,通带波纹1dB,阻带衰减100dB为其设计性能要求。如果存在信号为x(t)=sin2πf1t +0.5＊cosπf2t+0.5sin2πf3t，其中f1=100Hz，f2=1500Hz，f3=2900Hz。信号的采样周期为1/10000s，绘制出原始信号和输出信号。运行结果如图3和图4。

通过MATLAB仿真实验，使枯燥的理论知识直观化、清晰化，使学生熟练中午滤波器的基本知识和基本理论，加深学生对滤波器的理解。

2.结束语

针对我校应用型人才培养目标，电子电气类专业的教学也需要向应用技术型教学进行改革。为了适应应用技术型教学的需要，本文以我校为例，将MATLAB软件引入到《信号与系统》教学中，从而激发学生学习的兴趣，加深学生对本课程概念、理论的理解，实践证明取得了良好的效果。

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滨州学院2015年度专业核心课程建设项目（BYHXKC201515），滨州学院科研基金项目（BZXYG1520），山东省精品课程电气工程核心课程群（2013BK004）