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Matlab在电子信息类专业基础课中的应用




4 卷第


Jo

长 春 光 学精密 机械 学 院 学报

.

.

Vo l c e
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4 p

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0 0 1

年 9 月

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a b 在 电子 信 息 类 专 业 基 础 课 中 的 应 用 i l a
许 红梅

宋正勋

胡贞

( 长 春 光 机 学 院 电 信分 院 )





讨论 了

a la b

工 程 软件 在 信 号 与 系 统 等 电 子 信 息 类 专 业 基 础 课 中 的 应 用
, 。

,

t la 分析了 Ma b 软 件 适 用 于 此 类课 程教 学 的 特 点

t la 通 过 对 傅 立 叶 变换 的 M a b 分析

说 明 了 这 种 应 用 的 过程 关键 词
t !a ; Ma b
TN

仿真 1 9
1

中 图 分 类号

文 献标 识 码

A

信 号 与系 统

,

数 字 信 号 处 理 以 及 脉 冲数 字 电 路等 都是 电 子 类专 业 基 础 课
,

,

在 以 往 的教 学
;

中实验 环 节 都 是 采 用 搭 建模 拟 电 路 的 方 法 来 观 察 结 果 及 验 证 各 种 理 论 及 分 析 方 法
t l a b 工 程 软件 来 实现 各 种 电路 Ma

现采用

算法


;

既 可 仿 真 各种 电 路 系 统 的 实 现
;

,

还 可 完 成各 种 基

础 理 论分 析方 法 的 模 拟

,

从 而 既 节省 了 在 理 论 计 算 上 的 时 间

又 可 在 一 定 程 度 上 节 省各 种 资

源 并 且 锻 炼 了 学 生 操作计 算机 的 技 能

1

M
;

a

r la

b 软件 的 特 点
,

t l a b 是 一 种 面 向科 学 和 工 程 的 高 级 语 言 Ma

现 已 成 为 国 际 公 认 的 优 秀 的 科技 界 应 用 软
,



在世 界 范 围 内

,

广 为流 行 和 使 用
, ,

,

在 欧 美 高等 院 校 里
,

a lb Mt a 已 成为 大 专 院校 学 生


,

教 师 的 必 要 基 本 技能

广 泛 应 用 于 科 学 研究

工程计 算
,

,

教 学等

t l a b 最 明 显 的 特 点是 功 能强 Ma

可 以 进 行 各种 科 学 工 程 运 算 ; 另 一 方 面

,

t la Ma b 大大

降低 了 对 使 用 者 的 数 学 基 础 和 计 算 机语 言 知识 的 要 求
直 接 输 出 结 果 和 精美 的 图 形 拷 贝 达 方式 完 全 一 致
,

而 且 编程 效 率极 高
,

,

还 可 在 计算 机 上
,

;

t la 由 于 使用 M a b 编 程 运 算 与人 进 行 科学 计 算 的 思 路 和 表

c s i 所 以 不 象学 习 其 它 高 级 语 言 如 B a
,

C

等那 样 难 于 掌 握

实 践证 明

,




t a l b 的基础 知识 可 在 几 十 分钟 的 时 间 内 学 会 M a
t la Ma b 的 基 本 数据 单元
,

在 短 短 几 个 小 时 的 使 用 中就 能 初 步 掌握它
, 、

是 不需要 指 定 维数 的矩 阵

所 以在 M a ta l b 环 境 下 数组 的 操 作
,

和 数 的 操 作 一 样 简单



例 如 我们 要 求 解 两 矩 阵 A
1田 ,。

B 的 乘积

其中

:

甩4
A


25
12 10

20
15 15



{

16

2。


,

}

。一

尸 97 1 ` l
2

7 L

飞 { 50 }
76

7

2 1」

收 稿 日 期 : 2 0 0 1 一 0 2 一 28 : 作者简介 许 红 梅 女 讲师
, ,

硕 士研 究 生

,

主要 从 事 电 子 工程 专 业 基 础 的 教学 工 作







许 红 梅等

:

坛 在 电子 信 息 类 专 业 基 础 课 中 的 应 用

相应 的
=
`

程 序 如下
2
,

:

2 5 2 0 10
b
;


;

16 12 1 5 1 0

;

510 1 520 16 4 6
1984

=

22 7 ; 9 7 76
19 6 5

;

5 0 ;7 21

〕;

=

=

[ 3 10 3

327 8
:

1280

]


当然 可 以 用 其 他 语 言 编 写 相 应 程 序
t la 可 以看出 M a b 语 言具 有 编 程 效 率 高


t la 可 以 验证 要 比 M a b 程 序 麻烦 得 多

从 以上 例 子
,

用 户 使 用 方便



高 效 方便 的 矩 阵 和 数 组 运 算 的 特 点


另 外它 还 具 有 扩充 能 力 强



语 句简 单




内涵 丰 富



方 便 的 绘 图 功 能 等特 点

利 用 这些 特 点

t l a b 可被扩 充到各 种应 用环 境 中 Ma

2

t l a b 在信 号 与系 统 课 中的 应 用 Ma
信 号 与系统 是 电 子 信 息类专 业 的 一 门 重 要 的 专 业 基 础 课
,

一方面
,

,

该 课程 涉 及 了 许 多 基

本 分析 方 法

,

,

这 些 都 是学 生 必 须 掌 握 的
;

;

而 掌 握 这 些 方 法 就 要 求 学 生 不 仅 要 有 较好 的 数学 基 反 而 使 学 生 对 一 些 基 本概 念
, ,

而 且 要 将 大 量 的 时 间 和 精力 花 费 在 许 多 繁琐 的 工 程 计算 上
,

认 识 模糊

学 生 系 统 概 念 薄弱
;


另一方 面
,

有 部 分 学 生 甚 至 由 于 数 学 基 础 差 而 放 弃 了 对课 程
一 些 基 本 的 分析 方 法 便 可 用 软件 来 实 现


的深人 学 习

t la 将 Ma b 引 人到 该 课 程 后

从而可
,

初 步 解 决这 一 矛 盾

下 面 以 一个 小例子来 说 明它 的应用 过程


分 析 信 号 的频 谱 特 征 及 系 统 的 频 率 特性对 于 研 究 通 信 等 系 统具 有 非 常 重 要 的 意 义 需 要 首 先在 理 论 上 求 解 信 号 的 傅 立 叶 变 换



这就

傅 立 叶 变换 可 以 利 用 不 同 的方 法 求 出
, ,

,

如定 义

留 数法



性质 法



但不 论 哪 种 方 法 都 需 要 掌 握 许 多 公 式
,

都 需 要 经 过 复 杂 的微 积 分 运
t la 而利用 Ma b 就可 以




,

从 而 往 往 使 学 生 将精 力 都 花 在 了 计 算 上 而 不 清 楚 它 的 具 体 作 用
t l a b 窗 口 中先编 写 脚本 程 序 如 下 在 Ma
s u
:

很 方 便 地 求 解 信 号 的 傅 立 叶变换

进 而 使 学 生 能更好 地掌 握 信 号 的 频 谱 特 性

ym
r

s

t
s

w
`

= = =

帅(
o f
i

H e , is i d e
t

(t)

;

定义

u r

为 单 位 阶跃 信 号

一 `。



e x

p (一
u r e r

)

`

u t
,

;

定义 五
定义 几

(t)
·


Z pl e

(f t

t ;

,

w )

t 广器f





洲dt
a

议夕 了
o t


=
.

a

b s ( 户刃 )
之 澳

坛 ( 1十 i w )

( 介 尸)


绘 制 函数 关 的 频 率

0 . 0 2
O U 即 O

特 性 曲线
得到

t l a b 命令 窗 然后在 M a

中运 行 该 程 序
i
,

,

不仅 可 以

0
0

.

7
6

.

w f

的 表达 式 如 下

:





=

l/

(1


+

w )

0

.

4

t !b 而 且可 以 在 M a a 的 图形 窗 口

中得 到 函 数 人 的 频

U

.

3



率 特 性 曲线 如 图 1 所 示

从 以 上 例 子 我们 不 难 看 出

,

通 过 常规 数学 方 法 分
,

::

一 6

一 4

一 2
。 `。


0

2

W

t !a 析 的 问题 可 以 很 方 便 地 利 用 M a b 得 到 圆 满的 答 案 ;

圈 I

f (t )

( r ) 幅 频 特性 圈

使 学 生从 繁 琐 的运 算 中 解 放 出 来
及应用


有 更 多 的 精 力 和 热情来 学 习 和 掌 握 信 号 与 系 统 分析 的理 论

长 春 光 学 精 密 机械 学 院学 报

2



3

t l a b 在 其他 电子 类 专 业 基 础 课 中 的 应 用 Ma
t la 还可 利用 M a b 仿 真 数 字 脉 冲 电 路 以 及 数 字 滤 波 器 的实 现


t la 在 Ma b

中有专 用的
,

S m

l n u k 软件 包

,

i 种i 利 用 它 可 以 仿 真各 模 拟 系统 以 及 数 字 系 统
n

,

并 且 可 以 观 察 这 些 系统 的 特

:





例 如 使 用 iS m i l u

k

,

我 们 可 以构 造 一 个 数 字 加 法 器


,

另 接 上 仿真 示 波 器 及 仿 真 输 人

可 在 模 拟 示 波 器 上 看 到 该 加 法 器 的输 出

从 以 上 可 以 得 到结 论

该软 件 在 很 多 电 子 信 息 类 课

程 中 都将会 有 广 阔 的应 用 前 景



4

结束语
t la 通 过 在 电 子 系 本科 学 生 ( 信 号 与 系 统 ) 中 引 人 M a b 仿真 实 验 教 学 发 现
,

绝 大 多数 学
;

生 对 该 内 容 表 现 了极 大 的 兴 趣

,

通 过实 验

,

学 生 对 课 堂 教 学 内 容 有 了 更 深 的 理解
,

但 同时在

实 验 中 也 反 映 了一 些 问 题 ; 通) M a t l a b 仿 真 实 践 所 需 具备 的 基 础 知 识普 及 应 在 何 时 ) 2
3 t a Ma l b 应 用 环 节 应 与 基 础 课教 学 相 应 展 开
,

采 取什 么 形 式 开 展




时 机 的 选 择 与 教 学 效 果直接 相 关



) 辅 助 课 程 教 学 中相 应 内容 的 选 择 也 有 着 至 关 重 要 的作 用
, 。

对 于 这些 问 题 的 合 理 解决 教学 中的作 用

t la b 这 种 工 程 软件 在 电 子 信 息 类 专 业 基 础 将会 更好 发 挥 M a


刘敏
,


.




,

魏玲
,

.

M 叭 T L A B 通 信 仿真 与 应 用
,

国 防工 业 出 版社
.

20 1

.

1
,
.

黄文 梅
吴 新余
199 9
.

熊桂 林 周井泉





.

,

,

沈 元隆

.

信 号分 析 与 处 理 国 防 科 技 大 学 出 版 社 2 以刃 2 a 时 域 频域 分析 及 M t la 信 号 与 系统 b 软 件的 应

12





.

电 子 工 业 出版 社

,

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