学生很难掌握这门课程，同时考虑到学生自学的要求，将信号与系统实验分为8个模块，涵盖了“信号与系统”课程中大部分内容.如声音信号分析模块中对采集的声音信号进行时域和频域分析，在FIR滤波器设计中有窗函数设计、频率样本设计及最优设计等方法.以声音分析模块为例，在图1虚拟平台主界面点击信号与系统仿真，进入图2界面，点击声音信号分析，即可打开声音信号分析实例界面如图3所示，其设计分为输入模块、时域分析模块、频域分析模块三个模块，其信号源输入方式可有声卡输入、WAV文件输入及信号发生器输入，通过单选框来实现，若要产生f=400 Hz,A=100,P=0.5 rad的正弦波，设置采样频率8 000 Hz，采样点数2 000，单选信号发生器，设置相应的参数，点击“生成波形”，就会在图3界面看到信号的波形，并可通过点击滑动条来调整图形，便于观察.
当需要对输入信号进行时域分析时，首先在“分析对象”复合栏中设置分析对象点数，然后点击“时域分析”按钮，就可得到信号的周期、频率、副值、相位等参数，当需要对信号进行频域分析时，点击“频域分析”按钮，就可得到信号的周期和频率，并可观察到信号的幅频特性曲线和相频特性曲线，便于对信号进行观察和分析.
图4是频率为400 Hz正弦波与200 Hz高斯白噪声混迭后的信号波形，其时域波形比较混乱，时域分析的频率为323.3 Hz,与原始正弦信号的频率相差比较大，若进行频域分析，其频率为400.4 Hz，结果正确，观察其幅频特性，可发现信号的频率为400 Hz.
4!! ) *
5!! ) *
4 结 论
主要介绍了基于MATLAB和图形用户界面GUI的信号与系统实验平台的设计思想和方法，并以具体实验示例说明GUI界面的实现过程.该实验平台可以利用联网计算机进行虚拟实验，随时进入虚拟实验环境，一边动手调整各种系统参数，一边实时观看实验结果，由浅入深地进行动态的交互式学习.不仅有显示直观的优点,而且非常方便在计算机多媒体课堂上演示, 克服了实际试验仪器的部分缺点, 从而有效地提高教学质量, 并达到改善教学效果的目的.
参考文献:
[1] 李健华,马晓红,邱天爽,等.“信号与系统”课程体系解析 [J]. 电气电子教学学报,2010,32(2):14-16.
[2] 林汇,胡召玲,赵长胜,等. 高校开放实验室的建设和管理[J].实验技术与管理,2010,27(3):152-155.
[3] 周昌雄,俞兴明,王峰,等. 信号与系统[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2008:1-3.
[4] 王默玉,宗伟,刘春磊,等. 基于MATLAB图形用户界面的构造方式与应用[J]. 现代电力,2002,19(1):76-82.
[5] 杨新盛. 基于MATLAB的信号与系统仿真实验[J]. 广东白云学院学报,2009,16(4):52-56.
(责任编辑: 沈凤英)
- 24 -