1、1数字信号处理课程教学大纲一、课程与任课教师基本信息课程名称：数字信号处理 课程类别：必修课 选修课总学时/周学时/学分：64/4/4 其中实验（实训、讨论等）学时：10授课时间： 1-16 周星期一 1-2、星期三 1-2 授课地点：7B-211开课单位：电子工程学院 适用专业班级：2012 电子卓越 1班任课教师姓名：赵晓芳 职称：讲师联系电话：13423438345 Email: 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次发放作业时，采用集中讲解方式。答疑地点与上课地点基本相同。二、课程简介数字信号处理是通信工程、电子信息工程等专业的一门学科基础
2、必修课。着重讲授 DFT、FFT 和数字滤波器概念、性质与设计方法。通过本课程的学习，使学生系统地掌握数字信号处理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的数字信号处理应用模型；学会运用数字信号处理的两个主要工具快速傅立叶变换（FFT）与数字滤波器，为后续数字技术方面课程的学习打下理论基础；具有初步的算法分析和运用 MATLAB编程的能力。三、课程目标结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。这些目标包括：1知识与技能目标：通过本课程的学习，培养学生数字信号处理运算的专业素质，培养认真、严谨、求实、敬业的学习态度；锻炼学生应用各种手段查阅文献资料、获取信息、拓展知识领域、继续学习并提高业务水平的能
3、力；熟练建立基本的数字信号处理应用模型；应用计算机进行 MATLAB的仿真分析能力；具体要做到：熟悉离散信号的线性卷积计算；熟悉离散信号的线性卷积与循环卷积的关系；熟悉离散信号的频域分析；熟悉离散信号的傅里叶变换及其 FFT快速傅里叶变换熟悉离散信号的数字滤波器设计。2过程与方法目标：模拟电系统具有先天性缺陷即稳定性差、精度不高、不灵活，数字系统自从 1965年 FFT算法出现后完全克服了模拟电系统缺陷并具有许多独特优良的性能；学好数字信号处理必须要有一定的数学基础、模拟电系统相关概念，对比模拟信号处理，找出数字信号处理与模拟信号处理的异同，建立数字信号处理数值运算的概念，进而能够做到：对于某
4、一模拟电系统能建立相应的数字信号处理应用模型。通过本课程的学习，使学生的思维和分析方法得到一定的训练，并在此基础上进行归纳和总结，以逐步形成科学的学习观和方法论，最终体验到成功学习的愉悦。23情感、态度与价值观发展目标：通过本课程的学习，培养作为一个电子信息工程技术人员必须具备的坚持不懈的学习精神，严谨治学的科学态度和健康向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。四、与前后课程的联系本课程需要学生具备一定微积分、高等代数、复数加减乘除留数定理、傅立叶变换和连续信号处理即信号与系统、MATLAB 的基本知识，通过课程教师引导、从而实现与先前的知识储备形成对话状态，进而建构新的思想与数
5、字信号知识体系。 对于以后学习的专业知识理解会多一层面即用数字化信号进行思考问题。五、教材选用与参考书1选用教材：数字信号处理教程 ，程佩青编著，清华大学出版社，2013 年，第4 版。2推荐参考书：数字信号处理 ，高西全，丁玉美编著，西安电子科技大学出版社，2008年 ，第 3版。六、课程进度表表 1 理论教学进程表周次 教学主题 要点与重点 要求学时1时域离散信号和时域离散系统常用的时域离散信号、时域离散信号的运算、线性卷积求解对复数运算、信号与系统、MATLAB 有了解；掌握时域离散信号的运算掌握线性卷积求解。42线性常系数差分方程及模拟信号数字处理方法线性常系数差分方程求解方法、采样定
6、理、A/D变换器掌握线性常系数差分方程求解方法；掌握采样定理及信号恢复 43时域离散信号和系统频域分析时域离散信号的傅立叶变换变换定义及性质、周期序列的傅立叶变换表示式、时域离散信号傅立叶变换变换与模拟信号傅立叶变换变换的关系掌握时域离散信号的傅立叶变换变换定义及性质；掌握周期序列的傅立叶变换；了解时域离散信号傅立叶变换变换与模拟信号傅立叶变换变换的区别和联系。44 序列的 Z 变换及逆 Z 变换Z 变换定义、收敛域及性质、逆 Z 变换的求解方法掌握 Z 变换定义及收敛域；掌握 Z变换的性质及其逆变换的求法。 45 利用 Z 变换分析信号和系统 利用 Z 变换解差分方程、分析信号与系统的频响
7、掌握 Z 变换解差分方程分析信号与系统的频响特性 43的频响特性 特性 了解几种特殊系统的系统函数和特点6 离散傅立叶变换 DFT离散傅立叶变换的定义、物理意义、基本性质循环卷积与线性卷积、频域采样掌握离散傅立叶变换 DFT 的基本性质；掌握 DFT 与 DTFT 和 Z 变换的关系47 频域采样及DFT 应用 频域采样定理、DFT 应用 掌握频域采样定理；掌握用 DFT计算线性卷积及对信号谱分析 48 快速傅立叶变换 FFT基 2FFT 算法：时域抽取法与频域抽取法掌握基 2FFT 算法原理、运算规律及编程；掌握蝶型运算 49时域离散系统的网络结构IIR 系统的基本网络结构FIR 系统的基本
8、网络结构FIR 系统的频率采样结构掌握 IIR 系统的三种基本网络结构；掌握 FIR 系统的基本网络结构和频域采样结构410IIR 数字滤波器设计滤波器的基本概念、分类、技术指标；模拟滤波器的设计了解滤波器的基本概念及分类；掌握常见几种滤波器的设计 411 IIR 数字滤波器设计 脉冲响应不变法双线性变换法 掌握用脉冲响应不变法和双线性变换法设计；IIR 数字滤波器设计 412FIR 数字滤波器设计线性相位 FIR 数字滤波器的条件、特点；窗函数法设计 FIR 数字滤波器了解线性相位 FIR 数字滤波器的条件、特点；掌握窗函数法设计FIR 数字滤波器413FIR 数字滤波器设计频率采样法设计
9、FIR 数字滤波器；IIR 与 FIR 数字滤波器的比较利用频率采样法设计 FIR 数字滤波器；了解 IIR 与 FIR 数字滤波器的区别与联系414 复习 2表 2 实验教学进程表周次 实验项目名称 要点与重点 掌握程度 实验类型 实验要求 学时课余时间分散进行实验 1：线性时不变系统熟悉时域离散系统的时频特性,冲击响应及各种表达式(状态)的转换.熟练掌握 设计性 掌握系统函数H(z)零极点表达式，熟悉用画出零极图,幅频及相频图。 24课余时间分散进行实验 2：FFT变换进一步加深 DFT 算法原理和基本性质的理解。熟悉 FFT 算法原理和 FFT 子程序的应用。熟练掌握 设计性 学习用 F
10、FT 对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法。2课余时间分散进行实验 3：利用FFT和 IFFT计算线性卷积学习用 FFT和 IFFT计算线性卷积的方法，并编写 MATLAB 程序实现线性卷积。熟练掌握 设计性 编制 FFT计算线性卷积程序，并比较离散卷积计算速度。2课余时间分散进行实验 4：IIR 数字滤波器设计及软件实现熟悉用双线性变换法设计 IIR数字滤波器的原理与方法。熟练掌握 设计性 用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器2课余时间分散进行实验 5：FIR 数字滤波器设计与软件实现掌握利用 MATLAB进行 FIR低通滤波器的设计熟练掌握 设计性 用窗函数法设计数字 F
11、IR低通滤波器。2* 实验类型：演示/验证性、综合性、设计性。设计性实验：指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验；综合性实验：指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。*实验要求：必做、选做。七、教学方法本课程讲述的过程中需要将信号与系统理念，通过深入浅出的讲授，落到数字系统，突出数字系统应用的一些优异特性。重点采用启发式教学法、案例教学法、探究教学法、互助合作教学法等。八、对学生的学习要求1学习本课程的方法、策略及教育资源的利用。本课程特别注重数理运算逻辑推理，数学基础较弱的地方一定要先补上。可以利用学校图书馆图书资源，或者学校没有而在网络上可
12、以获得的免费图书资源；网络资源等等。2学生必须阅读的论著，建议学生阅读的论著。由于本课程理论性较强，建议学生在认真学习本教材的基础之上，选读本大纲中推荐的两本教材。3.学生完成本课程每周须耗费的时间。为掌握本课程的主要内容，按约 1:1的比例配比课外学时（预习、复习和完5成老师布置的作业） ，学生课外每周必须耗费的最少时间为 3小时，学生完成本课程每周须耗费的最少时间为 7小时。4.学生上课、实验、讨论、答疑、提交作业（论文）单元测试、期末考试等方面的要求。学生不得无故缺席，坚持课前预习，认真听讲，做好笔记，积极参与教学互动，主动与老师探讨问题；课后认真复习，独立完成主讲教师布置的作业任务。勤
13、于动脑动笔，认真演算习题，培养自己的分析和计算能力；必须参加实验课，亲自动手独立完成规定的实验内容，有什么疑惑可以直接联系主讲教师，并提交合格的实验报告；期末考试采取闭卷。5.学生参与教学评价要求。依照按学校规定，课程结束前 1-2 周内，按照学校统一安排，通过网上评教系统，回答调查问卷，实事求是地对本课程及任课教师的教学效果作出客观公正的评价，是学生的应尽的责任和义务，对促进教师改进教学工作具有重要的意义，每个学生都必须参加。九、成绩评定方法及标准考核内容 评价标准及要求 权重期中考试1. 评价标准：试卷参考解答。2. 要求：能灵活运用所学知识和方法进行求解，独立、按时完成考试。30%期末考试1.评价标准：试卷参考解答。2.要求：能灵活运用所学信号与系统知识和方法进行求解，独立、按时完成考试70%期末考试方式 开卷 闭卷 课程论文 实操十、院（系）教学委员会审查意见我院（系）教学委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。院（系）教学委员会主任签名： 日期： 年 月 日
