19数字信号处理

江苏农林职业技术学院数字信号处理课程标准（课程代码05168）一、适用对象三年制通信技术专业学生二、课程性质本课程是计算机应用技术专业的学科专业基础课，主要学习数字信号处理的基本理论和基本分析方法，通过本课程的学习，在离散信号与系统、离散傅立叶变换及其快速算法（FFT）和数字滤波器设计方法等方面有较强的分析、设计能力，掌握用数字方法处理确定性信号的原理、通用技术及一般方法，为随机信号、多维信号的分析和处理方法打好坚实理论基础，了解数字信号处理的实现及应用领域。三、参考学时68学时（理论50学时、实训18学时）四、学分9学分五、课程目标（一）情感与态度目标掌握掌握用数字方法处理确定性信号的原理、通用技术及一般方法。（二）能力目标掌握用数字方法处理确定性信号的原理、通用技术及一般方法。（三）知识目标掌握离散傅立叶变换及其快速算法（FFT）；掌握数字滤波器和设计方法；为随机信号、多维信号的分析和处理方法打好坚实理论基础。六、设计思路结合目前行业的发展，介绍数字信号处理的基本理论。七、内容纲要（一）理论教学标准第一章 时域离散信号和时域离散系统学习目的要求：了解：线性常系数差分方程，采样定理；理解：典型序列，线性时不变系统的因果性和稳定性，模拟信号处理；掌握：序列表示、运算，因果性和稳定性判定，差分方程求解。教学内容要点： 第一节 时域离散信号第二节 时域离散系统第三节 时域离散信号的输入输出描述法第四节 模拟信号处理第二章 时域离散信号和系统的频域分析学习目的要求：理解：序列的傅立叶变换定义、性质，周期序列的傅立叶级数和傅立叶变换表示，Z变换定义、性质与逆Z变换，传输函数与系统函数；掌握：求序列的傅立叶变换、Z变换、逆Z变换，利用Z变换分析离散信号和系统的频域特性。课程内容要点：第一节 序列的傅立叶变换定义、性质第二节 周期序列的离散傅立叶级数和傅立叶变换表示第三节 序列的Z变换第四节 利用Z变换分析离散信号和系统的频域特性第三章 离散傅立叶变换（DFT）学习目的要求；了解：用DFT计算线性卷积、谱分析等；理解：离散傅立叶变换定义、性质，圆周卷积与线性卷积，频率域采样原理；掌握：离散傅立叶变换，频率域采样，DFT应用。课程内容要点：第一节离散傅立叶变换定义第二节离散傅立叶变换基本性质第三节频域采样第四节DFT应用第四章 快速傅立叶变换（FFT）学习目的要求：了解：离散哈特莱变换(DHT)；理解：分裂基FFT算法；掌握：基2 FFT算法实现、应用。课程内容要点：第一节 2FFT算法第二节 一步减少运算量的措施第三节 裂基FFT算法第四节 离散哈特莱变换（DHT）第五章 时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法学习目的要求:了解：信号流图表示网络结构，无限长脉冲响应网络结构与有限长脉冲响应网络结构；理解：信号流图，无限长脉冲响应基本网络结构，有限长脉冲响应基本网络结构；掌握：流图表示无限长脉冲响应网络结构与有限长脉冲响应网络结构，状态变量分析法。课程内容要点:第一节 信号流图表示网络结构第二节 无限长脉冲响应网络结构第三节 有限长脉冲响应网络结构第四节 态变量分析法第六章 无限脉冲响应数字滤波器的设计学习目的要求:掌握：数字滤波器，模拟滤波器设计，脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器，双线性变换法设计IIR数字滤波器，IIR数字滤波器直接设计。课程内容要点：第一节 滤波器概念第二节 滤波器设计第三节 响应不变发设计IIR数字低通滤波器第四节 性变换法设计IIR数字低通滤波器，数字高通、带通和带阻滤波器第五节 IIR数字滤波器直接设计第七章 有限脉冲响应数字滤波器的设计学习目的要求:了解：切比雪夫逼近法设计FIR滤波器，FIR与IIR数字滤波器比较；掌握：线性相位FIR滤波器的条件和特点，窗函数法与频率采样法设计FIR滤波器。课程内容要点:第一节 线性相位FIR数字滤波器第二节 窗函数法设计FIR滤波器第三节 频率采样法设计FIR滤波器第四节 切比雪夫逼近法设计FIR滤波器第五节 FIR、IIR数字滤波器比较第八章 其他类型数字滤波器学习目的要求:了解：特殊滤波器；理解：最小相位系统，格型滤波器，采样率转换滤波器；掌握：全通滤波器、梳状滤波器设计，简单整系数滤波器设计。课程内容要点:第一节 特殊滤波器第二节 格型滤波器第三节 简单整系数滤波器第四节 采样率转换滤波器第九章 数字信号处理的实现学习目的要求:掌握：数字信号处理中的量化效应，数字信号处理技术的软、硬件实现。课程内容要点:第一节 数字信号处理中的量化效应第二节 数字信号处理中的软、硬件实现（二）课堂实训标准实验实习一 FFT分析信号频谱实验实习目的：加深对FFT的理解，掌握FFT分析信号的方法。实验实习内容：1、编制FFT程序，并用于分析正弦、矩形、三角形信号的频谱；2、观察混迭泄漏，栅栏效应；3、加窗作用。实验实习二 线性卷积实验实习目的：掌握运用循环卷积实现快速线性卷积的方法。实验实习内容：1、编制直接法和方法计算线性卷积的程序；2、比较给定输入信号和冲激响应下，不同的卷积方法的结果以及计算速度。实验实习三 IIR滤波器结构的实现实验实习目的：掌握IIR滤波器三种结构的编程方法。实验实习内容：1、编制IIR滤波器三种结构（直接型、级联型和并联型）的程序；2、对给定的三个传递函数选择合适的结构实现之；3、使信号通过滤波器，观察输出序列及滤波器频域响应。实验实习四 FIR滤波器结构的实现实验实习目的：掌握FIR滤波器二种结构的编程方法。实验实习内容：1、编制FIR滤波器二种结构（直接型和级联型）的程序；2、对给定二个传递函数选择合适的结构实现之；3、使信号通过滤波器，观察输出序列及滤波器的频域响应实验实习五 IIR滤波器设计实验实习目的：1、掌握脉冲响应不变法设计IIR滤波器的原理；2、掌握脉冲响应不变法设计IIR滤波器的原理及其方法。实验实习内容：1、编制脉冲响应不变法设计IIR滤波器的程序；2、设计给定要求的低通滤波器；3、观察阶数的影响。实验实习六 FIR滤波器的设计实验实习目的：掌握窗函数法设计FIR滤波器程序实验实习内容：1、编制窗函数法设计FIR滤波器程序；2、设计给定要求的FIR滤波器；3、观察长度、窗函数对频率特性的影响。（三） 学时分配章 次内 容总学时其 中讲授实验1时域离散信号和系统4402时域离散信号和系统的频域分析10643离散傅立叶变换10824快速傅立叶变换8445时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法8806无限脉冲响应数字滤波器的设计12847有限脉冲响应数字滤波器的设计10648其它类型数字滤波器4409数字信号处理的实现22