数字信号处理】.docx

一、课程的性质与任务本课程是为电子信息类专业三年级学生开设的一门专业基础课程，它是在学生学完了高等数学和信号与系统课程后，进一步为学习专业知识打基础的课程。本课程将通过讲课、练习、实验使学生掌握：1.离散时间信号和系统在时域、频域和Z域的分析2.信号的取样理论及其应用3.离散傅里叶变换的概念、快速算法及其应用4.数字滤波器的结构、设计原理和常用数字系统等数字信号处理的基本理论和方法，并通过实践性教学，使学生逐步克服对数字信号处理的陌生和恐惧心理，激发同学们强烈的好奇心和求知欲，使他们乐于实践，深化理论。二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容1绪论介绍数字信号处理的特点，与传统的模拟技术相比存在哪些特点。数字信号处理的应用领域。数字信号处理理论与应用的发展概况和发展趋势。2离散时间信号与系统复习信号与系统的相关知识，引入离散时间信号、离散系统等概念，介绍线性卷积和差分方程等相关知识，为数字信号处理的学习打基础。 3离散时间傅里叶分析讲授离散时间傅里叶变换及其性质，线性时不变系统的频率域表示，以及模拟信号的采样和重建，了解连续和离散信号的区别和联系。4Z-变换讲授双边Z-变换及其性质，逆Z-变换，线性时不变系统的Z域表示，以及基于单边Z-变换的差分方程求解方法，领会信号变换的本质和意义。5离散傅里叶变换及其快速算法讲授离散傅里叶级数，Z-域的采样和重建，离散傅里叶变换（DFT）及其性质，基于DFT实现的线性卷积，快速傅里叶变换等。深化FFT变换的方法及其广阔的应用。 6数字滤波器结构讲授有关IIR滤波器结构，FIR滤波器结构等知识，为滤波器设计打基础。7IIR滤波器设计介绍原型模拟滤波器的特点，模数滤波器变换，频带变换（脉冲响应不变法与双线性变换法）。了解几种主要模拟滤波器的特性及设计方法以及怎样由模拟原型滤波器变换成相应的数字滤波器。在对全通数字网络了解的基础上，掌握数字域的变换方法。8FIR滤波器的设计线性相位FIR滤波器的特点，在对矩形窗的特点深入了解的基础上，讨论如何改进窗函数，频率采样法重点在如何由线性相位条件决定采样值，优化设计在了解原理的基础上重点掌握如何优化设计FIR滤波器。 （二）基本要求1掌握序列的概念及其几种典型序列的定义,掌握序列的基本运算，并会判断序列的周期性；掌握线性/移不变/因果/稳定的离散时间系统的概念并会判断，掌握线性移不变系统及其因果性/稳定性判断的充要条件；理解常系数线性差分方程及其用迭代法求解单位抽样响应；了解对连续时间信号的时域抽样，掌握奈奎斯特抽样定理，了解抽样的恢复过程。2掌握z变换及其收敛域，掌握因果序列的概念及判断方法；会运用任意方法求z反变换，理解z变换的主要性质；理解z变换与Laplace/Fourier变换的关系；掌握序列的Fourier变换并理解其对称性质；掌握离散系统的系统函数和频率响应；系统函数与差分方程的互求；因果/稳定系统的收敛域。3理解傅里叶变换的几种形式；了解周期序列的傅里叶级数及性质，掌握周期卷积过程；理解离散傅里叶变换及性质，掌握圆周移位、共轭对称性，掌握圆周卷积、线性卷积及两者之间的关系；了解频域抽样理论；理解频谱分析过程；了解序列的抽取与插值过程。4理解按时间抽选的基-2FFT算法的算法原理、运算流图、所需计算量和算法特点；理解按频率抽选的基-2FFT算法的算法原理、运算流图、所需计算量和算法特点；理解IFFT算法；理解线性卷积的FFT算法及分段卷积方法。5理解数字滤波器结构的表示方法；掌握IIR滤波器的基本结构；掌握FIR滤波器的直接型、级联型、线性相位结构，理解频率抽样型结构。6理解数字滤波器的基本概念；了解最小相位延时系统；理解全通系统的特点及应用；掌握冲激响应不变法；掌握双线性变换法；掌握Butterworth、Chebyshev低通滤波器的特点；了解利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器的设计过程；了解利用频带变换法设计各种类型数字滤波器的方法。7掌握线性相位FIR数字滤波器的特点；掌握窗函数设计法；理解频率抽样设计法；理解IIR与FIR数字滤波器的比较。（三）学时分配本课程的教学时数为40学时，课内学时分配如下表：（四）课程内容的重点、难点2离散时间信号与系统重点：序列的基本运算；序列的周期性；线性/移不变/因果/稳定的离散时间系统的概念；线性移不变系统因果性/稳定性判断的充要条件；奈奎斯特抽样定理。难点：卷积和的运算；线性/移不变/因果/稳定的离散时间系统的概念；线性移不变系统因果性/稳定性判断的充要条件。3离散时间傅里叶分析重点：序列的Fourier变换及其对称性质；离散系统的系统函数和频率响应；系统函数与差分方程的互求；因果/稳定系统的收敛域。难点：离散系统的频率响应；因果/稳定系统的收敛域。4Z-变换重点： z变换及其收敛域；因果序列的概念及判断方法；求z反变换的方法； z变换的性质； z变换与Laplace/Fourier变换的关系；难点：z变换收敛域；求z反变换的方法；z变换与Laplace/Fourier变换的关系。5离散傅里叶变换及其快速算法重点：傅里叶变换的几种形式；周期序列的傅里叶级数及性质，周期卷积过程；离散傅里叶变换及性质；圆周移位、圆周共轭对称性，圆周卷积、线性卷积及两者之间的关系；频域抽样理论；频谱分析过程；按时间抽选的基-2FFT算法的算法原理、运算流图、所需计算量和算法特点；按频率抽选的基-2FFT算法的算法原理、运算流图、所需计算量和算法特点；IFFT算法；线性卷积的FFT算法及分段卷积方法。难点：离散傅里叶变换；圆周移位、圆周共轭对称性，圆周卷积、线性卷积及两者之间的关系；频谱分析过程。6数字滤波器结构重点：数字滤波器结构的表示方法； IIR滤波器的基本结构； FIR滤波器的直接型、级联型、线性相位结构、频率抽样型结构。难点：FIR滤波器的线性相位结构、频率抽样型结构。7IIR滤波器设计重点：数字滤波器的基本概念；全通系统的特点及应用；冲激响应不变法；双线性变换法； Butterworth、Chebyshev低通滤波器的特点；利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器；利用频带