《数字信号处理》课程教学大纲.docx

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1、数字信号处理课程教学大纲课程代码：ABJDo612课程中文名称：数字信号处理课程英文名称：Digita1Signa1Process课程性质：专业基础必修课课程学分数：3.5学分课程学时数：64学时（56理论课时+8实验学时）授课对象：电子信息工程专业本课程的前导课程：信号与系统一、课程简介数字信号处理课程（DSP）是电子信息科学的重要的组成部分，主要研究如何分析和处理离散时间信号的基本理论和方法。它是电子信息工程、通信工程等电类专业本科生必修的技术基础课程。不仅如此，数字信号处理在数据通信、生物医学工程、声学、声纳、雷电、地震学、语音图像处理、核物理学、天文气象等领域也占据着重要地位。二、教学

2、基本内容和要求（-）时域离散信号和时域离散系统教学内容：时域离散信号和时域离散系统的定义、特点；时域离散系统的输入输出描述法；模拟信号数字处理方法。课程的重点、难点：重点：模拟信号、时域离散信号和数字信号三者的差别，时域离散信号的常用典型序列；周期性序列周期的确定；时域离散系统的线性、时不变性质及系统的因果性和稳定性；线性时不变系统的输出和输入之间的关系；难点：用串、并联分系统的单位脉冲响应表示该系统总的单位脉冲响应；已知系统输入、线性常系统差分方程和初始条件，用递推法求解系统的输出；由差分方程求解系统的单位脉冲响应；模拟信号数字处理的原理框图及各部分的作用。教学要求：1）掌握时域离散信号的分

3、析方法，2）掌握时域离散系统的特性；3）理解时域离散系统的输入输出描述，并且可以利用常系数差分方程进行求解；4）掌握时域采样定理，理解数字信号转换为模拟信号的过程，为数字信号处理的学习打下基础。（二）时域离散信号和系统的频域分析教学内容：序列傅里叶变换的定义和性质；周期序列的离散傅里叶变换的定义；时域离散信号的傅里叶变换和模拟信号傅里叶变换之间的关系；序列的Z变换；利用Z变换分析信号与系统的频域特性。课程的重点、难点：重点：傅里叶变换的正反变换定义、基本性质和定理；周期序列的两种频域分析方法,即离散傅里叶级数和傅里叶变换；序列：1（）.a,1u（nRn（/?）,cos（0M）的傅里叶变换（2g

4、是有理数）；模拟信号数字处理原理框图中的数字信号处理部分的数字频率和原模拟信号的模拟频率的关系时域离散信号的付立叶变换与模拟信号付立叶变换之间的关系；序列Z变换定义，Z变换的收敛域特点，各种序列（有限长序列、右序列、左序列和双边序列）Z变换收敛域的特点；难点：逆Z变换的定义，用留数法求逆Z变换；Z变换的基本性质和基本定理；用Z变换解系统差分方程的稳态解；因果性系统的系统函数的收敛域特点，稳定性系统的系统函数收敛域特点，因果稳定性系统的系统函数的收敛域的特点；利用系统的零极点分布分析系统的频率特性。教学要求：1）掌握序列傅里叶变换的定义和性质；2）理解周期序列的离散傅里叶级数与傅里叶变换的关系；

5、3）理解时域离散信号的傅里叶变换和模拟信号傅里叶变换之间的关系；4）掌握序列Z变换的定义和性质；能够利用Z变换对信号与系统的频域特性进行分析。（三）离散傅里叶变换教学内容：离散傅里叶变换的定义和性质；频率域采样定理；离散傅里叶变换的应用。课程的重点、难点：难点：离散傅里叶变换的正反变换的定义、物理意义；离散傅里叶变换、序列傅里叶变换、Z变换以及离散傅里叶级数之间的关系；离散傅立叶变换的基本性质；重点：应用离散傅里叶变换计算线性卷积，对时域连续信号、时域离散信号进行频谱分析，*Chirp-Z变换。教学要求：1）掌握离散傅里叶变换的定义和性质；2）理解离散傅里叶变换与周期序列的离散傅里叶级数之间的

6、关系；3）理解频率域采样定理；了解离散傅里叶变换的各类应用。（四）快速傅里叶变换教学内容：FFT原理；基2FFT实现方法；进一步减小运算量的措施。课程的重点、难点：重点：基2FTT的算法原理；难点：Drr-FFT算法和DIF-FFT算法的差异。教学要求：1）了解FFT产生的背景；2）掌握时域抽取法基2FFT基本原理,理解FFT与直接计算DFT运算的差别，了解DIT-FFT的运算规律及编程思路，掌握频域抽取法FFT的基本原理，理解IDFT的高效算法；3）理解进一步减小运算量的措施；4）了解分裂基FFT算法。（五）时域离散系统的网络结构教学内容：利用信号流图表示网络结构；无限长脉冲响应基本网络结构

7、；有限长脉冲响应基本网络结构；状态变量分析法。课程的重点、难点：重点：由信号流图求系统函数；由系统函数或者差分方程画IIR基本网络结构（直接型、级联型和并联型），这三种基本形式的网络结构各自的特点；难点：由系统函数或者差分方程画F1R直接型基本网络结构;频率采样结构及其特点。教学要求：1）掌握利用信号流图表示网络结构；2）掌握无限长脉冲响应基本网络结构；3）掌握有限长脉冲响应基本网络结构；4）理解状态变量分析法。（六）无限脉冲响应数字滤波器的设计教学内容：数字滤波器的基本概念；模拟滤波器的设计；用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器；用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器；数字高通、带通和带

8、阻滤波器的设计；*IR数字滤波器的直接设计法。课程的重点、难点：重点：模拟低通滤波器的技术指标，巴特沃斯低通滤波器的设计方法与步骤；切比雪夫低通滤波器的设计方法与步骤；模拟高通、带通、带阻滤波器的设计方法和步骤；一般IIR数字滤波器的设计步骤,将模拟低通滤波器的系统函数转换成数字滤波器的系统函数的两种方法（脉冲响应不变法和双线性变换法），这两种方法各自的优缺点，将数字滤波器的技术指标转换成模拟滤波器的技术指标；难点：用脉冲响应不变法设计数字低通滤波器的设计步骤；用双线性变换法设计数字低通滤波器的设计步骤；数字高通、带通、带阻滤波器的设计方法和步骤。教学要求：1）掌握数字滤波器的基本概念；2）理

9、解模拟滤波器的设计；3）掌握用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器；4）掌握用双线性变换法设计I1R数字低通滤波器；5）理解数字高通、带通和带阻滤波器的设计；*了解IIR数字滤波器的直接设计法。（七）无限脉冲响应数字滤波器的设计教学内容：线性相位FIR数字滤波器的条件和特点：利用窗函数法设计F1R数字滤波器；利用频率采样法设计FIR数字滤波器；IIR和FIR数字滤波器的比较。课程的重点、难点：重点：线性相位滤波器的特点，线性相位结构；难点：用窗函数设计FIR滤波器的方法和步骤，几种典型窗函数（矩形窗、三角形窗、汉宁窗、海明窗和布莱克曼窗）的特点，设计中窗函数的选取。教学要求：1）掌握线性相位

10、FIR数字滤波器的条件和特点；2）掌握用窗函数法设计FIR滤波器；3）理解I1R和FIR数字滤波器的性能差异。三、实验教学内容及基本要求本课程实验共三个，总共8个学时，通过课程实验，要求学生进一步巩固和理解所学的理论知识，学生能使用MAT1AB解决数字信号处理中的问题,具体实验安排如下：实验一1 .实验名称：离散信号的傅里叶变换2 .实验要求:进一步熟悉mat1ab软件的使用，熟悉mat1ab的编程语言;用mat1ab语言编写程序进行离散信号的傅里叶分析3 .实验仪器：高性能学生计算机，MAT1AB70软件4 .实验内容：（1）试求序列，其中n=0,1,N-I,N=12的DTFT。并画出其幅频

11、特性曲线和相频特性曲线。（2）若N=24,36,120淇幅频特性曲线和相频特性曲线如何变化？5 .重点与难点：mat1ab软件的使用mat1ab的编程语言6 .实验课时：2学时7 .应达到的要求：使用MAT1AB计算幅频特性和相频特性实验二1 .实验名称：离散信号的傅里叶变换2 .实验要求：通过实验，加深对FFT的理解，熟悉FFT子程序；熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法3 .实验仪器：高性能学生计算机，MAT1AB7.0软件4 .实验内容：（1）在MAT1AB中，可以用函数FFT来实现。格式：y=FFT（x）y=FFT（x,n）（2）对模拟信号，进行采样。求（1）N=40点FFT的幅

12、度频谱（2）提高采样点数，如N=128,再求该信号的幅度频谱5 .实验重点与难点：mat1ab软件的使用mat1ab的编程语言6 .实验课时：2学时7 .应达到的要求：使用MAT1AB计算FFT实验三1 .实验名称：FIR数字滤波器的设计2 .实验要求：掌握用窗函数法设计FIR滤波器的原理和方法，熟悉相应的计算机编程；了解用频率采样法设计HR滤波器的原理和实现；熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性；了解不同窗函数对滤波器性能的影响。3 .实验仪器：高性能学生计算机，MAT1AB70软件4 .实验内容：（1）窗函数法设计线性相位F1R滤波器（2）用窗函数法设计线性相位F1R低通滤波器5

13、.实验重点与难点：mat1ab软件的使用mat1ab的编程语言6 .实验课时：4学时7 .应达到的要求：使用MAT1AB计算FFT四、教学方法与手段板书+PPt+上机实践五、各教学环节学时分配章节（或内容）课时作业量备注时域离散信号和时域离散系统60时域离散信号和系统的频域分析82离散傅里叶变换80快速傅里叶变换62时域离散系统的基本网络结构62无限脉冲响应数字滤波器的设计62无限脉冲响应数字滤波器的设计62合计4610六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法课堂表现占20%,期末成绩占80%02、成绩评定按照百分制给出学生的综合成绩。七、教学参考资源1、参考数目：1主编：丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版），出版社：西安电子科技大学出版社2008.32主编：丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版）学习指导，出版社：西安电子科技大学出版社20093主编：程佩青，数字信号处理教程（第三版），出版社：清华大学出版社20072、课程相关主要网站1、http:/202.38,193.234/dsp/2、http:/en.wikipedia.org/wiki/Digita1_signa1_processing