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淺談形象化數字訊號論文

淺談形象化數字訊號論文

  1圖示法

  1.1時域取樣定理離散時間訊號是從連續時間訊號透過等間隔取樣得到的,因此,弄清取樣得到的訊號與原始訊號的關係是必要的,其中最重要的就是訊號經過取樣以後,訊號資訊會不會丟失?如果不丟失,即從取樣訊號無失真恢復出原始訊號應該具備那些條件?也就是取樣頻率如何來確定的問題。在講述之前,首先讓學生觀察如圖1所示圖形。透過觀察圖1所示圖形的類比,積極引導讓學生找出其中的差異。圖1為某單一頻率訊號,由圖1可看出,當在一個週期內採集8個取樣點的時候,可以很輕鬆的恢復出原來模擬訊號的樣子;當取樣點數減少4個的時候,一樣可以看得出原模擬訊號的包絡;繼續減少採樣點數為2個時,仍可以觀察得到訊號的大致形狀;但當取樣點數為1個時,就無法確定原模擬訊號的形狀了,從而可以得到一個近似的結果,也就是一個週期內至少有兩個取樣點,即fs>2fc。同學們有了一個直觀的認識後,再根據推導得出結論,學生接受起來就變的容易,記憶也更深刻。

  1.2頻率解析度頻率解析度在訊號譜分析中是一個非常重要的概念,它反應了將兩個相鄰譜峰分開的能力,是分辨兩個不同頻率分量的最小間隔。頻域取樣間隔F=fs/N=1/NT=1/Tp,而文獻中指出F=fs/N稱為計算解析度,即該解析度是靠計算得到的,但它不反映真實的頻率解析度能力。F=1/Tp稱為物理解析度,補零僅僅提高了物理解析度,而要得到高解析度譜,則要透過增加資料記錄。這讓學生很難理解,教師也不好描述,以Matlab程式輔助圖形講解,如圖2所示的兩個模擬訊號,透過圖2可觀察到的訊號擷取的有效長度對頻率確定的影響。(a)只能觀察到正弦訊號很短的時間,不能測量其頻率。(b)觀察到週期的一半,可以估計出其頻率,但有很大的不確定性。(c)觀察到兩個週期,不確定性被大大降低。

  2例題圖示引導法

  雙線性變換法與脈衝響應不變法相比其主要優點是避免了頻率響應的`混疊現象,但它的優點以頻率的嚴重非線性為代價的。對於分段常數型的濾波器,雙線性變換後,仍得到幅頻特性為分段常數的濾波器,但是各個分段的邊緣的臨界頻率發生了畸變,需要進行預畸變。

  3類比法

  拉普拉斯變化可以理解為是一種廣義的傅立葉變換,它把頻域擴充套件為複頻域,擴大了訊號的變換範圍,併為分析系統響應提供了統一的規範方法。即H(s)為H(j贅)的推廣。具體方法是:訊號(ft)之所以不能滿足絕對可積的條件,是當t寅∞或t寅-∞時,(ft)不為零,若用一個實指數函式e-滓t去乘(ft),只要滓的數值選擇適當,就可以使收斂條件成立,e-滓t稱為收斂因子。此時傅立葉變換公式變為。與所學過的知識,類比講述,學生很容易掌握並且不容易忘記。這樣的例子還很多,包括時域取樣定理與頻域取樣,FIR濾波器的窗函式法和頻率取樣法等知識點的類比法。

  4結論

  形象化教學法、例題教學法、類比教學法等教學方法的運用使數字訊號處理的一些知識點形象化、通俗化、直觀化,使數字訊號處理的學習變得情趣盎然、深入淺出,體現了一直倡導的理論教學要與實際相結合的教學方法。教學實踐證明,形象化教學特別適合於這些理論性強,知識點多,學時少課程的教學;而類比教學法,體現了課程之間的連續性,相似性,特別適合數字訊號處理這種與前修課程知識點緊密聯絡的課程。多樣化教學方法明顯提高了學生的學習興趣,調動了學習的積極性,提高了教學效果,深受學生們歡迎。