数字信号处理
(Digital Signal Processing )
课程编号：05410044
学分：2.0
学时：32 （其中：课堂教学学时：32 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时0）
先修课程：高等数学、复变函数与积分变换、信号与系统
适用专业：自动化
教材：《数字信号处理原理及实现》，王艳芬，清华大学出版社，第3版，2017.1
一、课程性质与课程目标
（一）课程性质
“数字信号处理”是电子信息专业基础课，它以高等数学、复变函数与积分变换、信号与系统为基础。通
过本课程的学习，使学生掌握数字信号处理基本概念、基本理论和基本分析方法，能够实现对信号进行频谱分析与数字滤波器设计。为学生毕业后从事信号处理相关领域工作打下理论及实践基础。本课程既培养学生分析问题、解决问题的能力，又能够使学生具备一定的实践能力。本课程通过理论推导与上机编程实现数字信号的分析与处理，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。
（二）课程目标
“数字信号处理”课程主要介绍离散时间信号与系统的时域分析，离散时间信号与系统的频域分析、z域分析，重点介绍离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、无限冲激响应数字滤波器、有限冲激响应数字滤波器的设计，数字滤波器的结构等内容。课程目标包括知识目标和能力目标，具体如下：
课程目标1：掌握数字信号处理基本概念和处理的实质；掌握离散时间信号与系统的时域分析方法，线性卷积计算；掌握序列傅里叶变换（DTFT）定义及性质；理解序列Z变换定义、性质；系统函数定义、计算；系统频率响应物理意义；掌握离散傅里叶变换（DFT）定义、基本性质；掌握按时间抽取与按频率抽取基2-FFT算法思路及特点；
课程目标2：掌握数字滤波器概念及设计思想，掌握利用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器；掌握线性相位滤波器设计原理，掌握窗函数法设计FIR数字滤波器方法与原理；掌握IIR数字滤波器网络结构，FIR数字滤波器线性相位结构；
课程目标3：能够对信号进行频谱分析，做出信号幅度谱与相位谱；
课程目标4：能够根据给定技术指标，设计IIR或FIR数字滤波器；
课程目标5：能够采集信号、分析信号、合成信号、对信号进行传输处理，对含有噪声的信号进行频谱分析，设计数字滤波，实现噪声去除。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系
本课程支撑专业培养计划中的毕业要求指标点1-4、2-2。
1.毕业要求1-4 掌握自动化工程专业基础知识，具有分析和解决复杂电子信息
工程问题的初步能力。
注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“✓”，也可标注“H、M、L”。
二、课程内容及教学要求
绪论
（一）教学内容
1.信号、系统与信号处理的基本概念。
2.数字信号处理系统的基本组成、特点。
3.数字信号处理的基本学科分支、应用领域。
（二）教学要求
1.了解本课程的性质、研究对象与基本任务。
2.理解数字信号处理的基本概念和处理的实质；
3.掌握数字信号处理系统基本组成。
4.了解数字信号处理特点、学科分支及应用领域。
（三）重点与难点
1.重点
数字信号处理系统的基本组成。
2.难点
前置预滤波器与后置滤波器的作用。
第1章离散时间信号与系统的时域分析
（一）教学内容
1.序列定义及基本运算、单位脉冲序列、离散时间序列的分解。
2.线性时不变系统的判定、因果、稳定性的判定；线性卷积的计算。
3.离散时间系统的时域求解。
4.模拟信号处理方法，时域采样与恢复。
（二）教学要求
1.掌握序列的基本运算、单位脉冲序列、离散时间序列分解。
2.掌握线性时不变系统的判定、因果、稳定性的判定。
3.理解离散时间系统的时域求解、掌握线性卷积的计算。
4.理解模拟信号的处理方法，时域采样与恢复。
（三）重点与难点
1.重点
单位脉冲序列定义、任意序列的单位脉冲序列表示；线性卷积和的计算。
2.难点
线性卷积和的计算。
第2章离散时间信号与系统的频域分析
（一）教学内容
1.序列傅里叶变换定义、常用序列傅里叶变换、傅里叶变换性质。
2.序列z变换定义、性质、z反变换。
3.系统函数定义、频率响应、IIR系统和FIR系统。
（二）教学要求
1.理解序列傅里叶变换定义、掌握常用序列的傅里叶变换、傅里叶变换的性质。
2.掌握序列z变换定义、性质、z反变换。
3.掌握系统函数求解。
4.掌握系统频率响应求解，并作出幅频响应与相频响应图。
5.了解IIR系统和FIR系统。
（三）重点与难点
1.重点
傅里叶变换性质；序列z变换性质、系统函数；系统频率响应求解并作图。
2.难点
系统频率响应求解并作图。
第3章离散傅里叶变换
（一）教学内容
1.傅里叶变换的几种形式。
2.离散傅里叶级数（DFS）定义及性质。
3.离散傅里叶变换（DFT）的定义及性质。
4.频率采样理论。
5.用DFT计算线性卷积。
6.用DFT进行频谱分析。
（二）教学要求
1.了解傅里叶变换的几种形式。
2.理解离散傅里叶级数（DFS）定义及性质。
3.掌握离散傅里叶变换（DFT）的定义及性质。
4.了解频率采样理论，了解频域采样与频域恢复，频域内插公式。
5.掌握用DFT计算线性卷积。
6.掌握用DFT进行频谱分析，用DFT进行谱分析时参数选取。（三）重点与难点
1.重点
离散傅里叶变换（DFT）的定义及性质，用DFT进行信号的频谱分析。
matlab傅里叶变换的幅度谱和相位谱2.难点
DFT变换求解，参数确定。
第4章快速傅里叶变换
（一）教学内容
1.直接计算DFT的问题及改进的途径。
2.按时间抽取（DIT）的基2-FFT算法。
3.按频率抽取（DIF）的基2-FFT算法。
4.实序列的FFT算法。
5.序列快速傅里叶变换的Matlab实现。
（二）教学要求
1.了解直接计算DFT的问题及改进的途径。
2.掌握按时间抽取（DIT）的基2-FFT算法。
3.掌握按频率抽取（DIF）的基2-FFT算法。
4.了解实序列的FFT算法。
5.掌握序列快速傅里叶变换的Matlab实现。
（三）重点与难点
1.重点
按时间抽取（DIT）的基2-FFT算法原理与实现；按频率抽取（DIF）的基2-FFT 算法原理与实现。
2.难点
蝶型运算、FFT算法流图、FFT的编程实现。
第5章IIR数字滤波器的设计
（一）教学内容
1.数字滤波器的基本概念。
2.模拟滤波器的设计。
3.脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器。
4.双线性变换法设计IIR数字滤波器。
5.IIR数字滤波器的频率变换及Matlab实现。
（二）教学要求
1.了解数字滤波器的基本概念、数字滤波器的技术指标、设计方法。
2.了解模拟滤波器的设计、巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器的特性。
3.掌握脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器原理及方法。
4.掌握双线性变换法设计IIR数字滤波器原理及方法。
5.了解IIR数字滤波器的频率变换，掌握数字滤波器的Matlab实现。
（三）重点与难点
1.重点
脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器原理及方法。
2.难点
双线性变换法中s平面与z平面映射关系，双线性变换法中频率失真和预畸变。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。