《数字信号处理A》教学大纲

《数字信号处理A》教学大纲

课程代码：06150411

课程性质：专业必修课

学分：3学分

学时：48学时（理论40学时，实验8学时）

先修课程：高等数学、信号与系统、数字电子技术

后续课程：DSP技术及应用、数字图像处理、随机信号处理

适用专业：测控技术与仪器

开课单位：电子信息工程学院

一、课程说明

《数字信号处理A》是电子电气类专业的一门专业必修课。本课程主要讲授离散时域信

号和系统的基本理论和分析方法，数字滤波器的设计原理和实现方法，为学习其他有关课程

及研究与解决数字化的实际工程问题奠定理论基础。本课程目标在于培养学生对数字信号处

理系统化的概念，使学生正确理解其基本理论、基本原理和一般方法；为学习电子信息类课

程奠定基础。本课程强调工程理念，重视提高学生的逻辑思维能力，使学生能够综合应用所

学知识分析解决工程问题，促进自主性学习和创造性工作。

二、课程目标

通过本课程的学习，使学生达到如下目标：

课程目标1：使学生建立数字信号处理的基本概念，掌握数字信号处理的基本原理、理

论和方法，了解数字信号处理的新方法和新技术，熟练应用现代工具进行数字信号处理的仿

真、分析和设计，达到能够对数字信号和系统进行分析、处理和设计的能力水平。

课程目标2：使学生能够通过数学方法分析一些基本和实际问题，对实际工程问题进行

抽象建模，应用数学、数字信号处理的基本知识分析实际的工程问题并提出相应解决方案,

提高学生分析和解决实际问题的能力，能够将专业知识用于解决电子信息领域中的复杂工程

问题，进行系统的设计和开发。

课程目标3：具有与测控技术与仪器实践相关的人文、历史、环境、法律、安全、伦理

等知识，能够在测控技术与仪器领域的工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责

任。热爱祖国，拥护中国共产党领导，树立科学的世界观、人生观，具有良好的思想品德、

道德修养和敬业爱岗、热爱劳动。

三、课程目标与毕业要求

《数字信号处理A》课程教学目标对电子电气类专业毕业要求的支撑见表1。

表1课程教学目标与毕业要求关系

支撑

毕业要求指标点课程目标强度

1.3能够将测控技课程目标1：使学生建立数字信号

术领域专业知识处理的基本概念，掌握数字信号处

工程知识：能够将数学、与数学模型用于理的基本原理、理论和方法，了解

自然科学、仪器科学的基测控技术与仪器数字信号处理的新方法和新技术，

H

本理论和专业技能用于解专业工程问题的熟练应用现代工具进行数字信号处

决复杂测控工程问题。推演分析，提出解理的仿真、分析和设计，达到能够

决复杂工程问题对数字信号和系统进行分析、处理

的方案。和设计的能力水平。

2.3能够根据数课程目标2：使学生能够通过数学

2.问题分析：能够应用数学、自然科学和测方法分析一些基本和实际问题，对

学、自然科学和仪器科学控领域工程科学实际工程问题进行抽象建模，应用

的基本原理，识别、表达的基本原理，并结数学、数字信号处理的基本知识分

仪器科学领域的相关工程合文献研究，对测析实际的工程问题并提出相应解决M

问题，并能通过研究文献控领域复杂工程方案，提高学生分析和解决实际问

分析复杂测控工程问题，问题进行综合分题的能力，能够将专业知识用于解

以获得有效结论。析•，并获得有效结决测控技术与仪器领域中的复杂工

论。程问题，进行系统的设”和开发。

课程目标3：具有与测控技术与仪

4.1能够运用测控器实践相关的人文、历史、环境、

8.职业规范：具有良好的技术与仪器学科法律、安全、伦理等知识，能够在

人文社会科学素养、社会相关原理和方法，测控技术与仪器领域的工程实践中

责任感，能够在测控工程对测控工程领域理解并遵守工程职业道德和规范，M

实践中理解并遵守工程职相关的各类元件、履行责任。热爱祖国，拥护中国共

业道德和规范，履行责任。设备特性进行研产党领导，树立科学的世界观、人

究和实验验证。生观，具有良好的思想品德、道德

修养和敬业爱岗、热爱劳动。

注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与相关毕业要求的关联度。

四、教学内容、基本要求与学时分配

1.理论部分

理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。

表2教学内容、基本要求与学时分配

理论实验对应的课

教学内容教学要求，教学重点难点

学时学时程目标

1.离散时间信号与系统教学要求：使学生掌握离散时间信

1.1离散时间信号与系统号与系统的基础知识；掌握连续时

的基础知识间信号的采样、离散时间系统的时

1.2连续时间信号的采样域分析方法以及系统的因果性和稳

601、2、3

1.3离散时间系统的时域定性。

分析方法重点：连续时间信号的采样与离散

1.4系统的因果性和稳定时间系统的时域分析。

性难点：离散时间信号和系统分析。

2.Z变换教学要求：使学生了解Z变换及其

2.1Z变换及其性质性质；掌握序列的Z变换及收敛域621、2、3

2.2序列的Z变换及收敛域的特点；掌握拉氏变换、傅里叶变

的特点换域Z变换的关系。

2.3拉氏变换、傅里叶变换重点：序列Z变换及收敛域的特点。

域Z变换的关系难点：拉氏变换、傅里叶变换域Z

变换的关系。

教学要求：使学生掌握周期序列离

3.离散傅里叶变换

散傅里叶级数的定义及性质以及离

3.1周期序列离散傅里叶

散傅里叶变换的概念和性质；理解

级数的定义及性质501、2、3

离散傅里叶变换的物理意义。

3.2离散傅里叶变换的概

重点：离散傅里叶变换概念和性质。

念和性质

难点：离散傅里叶变换共掘对称性。

4.快速傅里叶变换教学要求：使学生掌握按时间抽选

4.1概述的基2-FFT和按频率抽选的基2

4.2时域抽取基2FFT基本-FFT的基本思想和方法。

421、2、3

原理重点：按时间抽选的基2-FFT和按

4.3频域抽取基2FFT基本频率抽选的基2-FFT的算法原理。

原理难点：蝶形图的理解

教学要求：使学生掌握IIR数字滤

5.数字滤波器的基本结

波器的基本网络结构；掌握FIR数

构

字滤波器的基本网络结构。

5.1HR数字滤波器的基本

重点；HR数字滤波器的级联和并联501、2、3

网络结构

结构；FIR数字滤波器的级联和频

5.2FIR数字滤波器的基本

率抽样型。

网络结构

难点：数字信号处理中的实现。

6.IIR数字滤波器的设计

方法

教学要求：使学生理解脉冲响应不

6.1模拟低通滤波器的设

变法设计数字滤波器的基本思想和

计方法

方法；理解双线性不变法设计数字

6.2脉冲响应不变法设计

滤波器的基本原理及特点。821、2、3

数字滤波器的基本思想和

重点：脉冲响应不变法；双线性变

方法

换法。

6.3双线性不变法设计数

难点：模拟低通滤波器的设计方法。

字滤波器的基本原理及特

点

7.FIR数字漉波器的设计教学要求:使学生掌握线性相位FIR

方法数字滤波器保持线性相位的条件及

7.1线性相位FIR数字滤波频率响应的特点；掌握窗函数法设

器保持线性相位的条件及计FIR数字滤波器的方法以及窗函

频率响应的特点数对设计结果的影响；理解FIR滤

621、2、3

7.2窗函数法设计FIR数字波器和HR滤波器的特点，并进行

滤波器的方法以及窗困数比较。

对设计结果的影响重点：线性相位FIR数字滤波器频

7.3FIR滤波器和HR滤波率响应的特点。

器的特点难点：窗函数设计FIR数字滤波器。

合计408

2.实验部分

实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。

表3实验项目、实验内容与学时

对应的课

实验项目实验内容和要求实验学时

程目标

实验内容：了解离散时间信号的特点；掌

握利用MATLAB产生离散时间信号，并

1.离散时间信号的

实现信号可视化的方法。21

表示及运算

实验要求：能够熟练利用MATLAB对离

散时间信号进行基本运算。

实验内容：了解离散LTI系统单位脉冲

响应MATLAB实现方法；掌握禽散LTI

2.离散时间LTI系系统频率响应函数的MATLAB实现方

21

统的响应法。

实验要求：掌握如何判断系统稳定性的方

法。

实验内容：了解HR数学滤波涉的基本结

构和函数语言的实现格式；掌握IIR数字

3.IIR数字滤波器的

滤波器的设计原理与设计方法。22

MATLAB实现

实验要求：学会利用设计的I【R滤波器进

行信号的滤波处理。

实验内容：了解窗函数的MATLAB实现

函数；掌握FIR数字滤波器的设计原理

4.FIR数字滤波器

与设计方法。22

的MATLAB实现

实验要求：学会利用设计的FIR滤波器进

行信号的滤波处理。

合计8

五、教学方法及手段

本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教

学任务和相关能力的培养，学生比较全面地理解数字信号处理的基本原埋、理论和方法，了

解数字信号处理的新方法和新技术，熟练应用现代工具进行数字信号处理的仿真、分析和设

计，达到能够对数字信号和系统进行分析、处理和设计的能力水平。能够将专业知识用于解

决测控技术与仪器领域中为复杂工程问题，进行系统的设计和开发。

在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生机构学和机器动力学的基本

理论、基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维.

六、课程资源

1.推荐教材：

（1）高西全丁玉美.数字信号处理（第五版）.2022年.

2.参考书：

（1）程佩青.数字信号处理教程.2018年.

（2）奥本海姆.离散时间信号处理.2015年.

（3）陈后金.数字信号处理（第3版）.2019年.

3.期刊：

(1)IETSignalProcessing,InstitutionofEngineeringandTechnology

(2)IEEEIransaclionsonSignalProcessing,InstituteoiElectricalandElectronics

Engineers

Inc.

(3)信号处理，中国电子学会

(4)图像与信号处理，汉斯出版社

(5)数据采集与处理，中国电子学会和南京航空航天大学

4.网络资源：

(1)https:〃www./course/NJUPT-10021/4009.

(2)/course/BUAA-10018G7014.

七、课程考核对课程目标的支撑

课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对

课程目标的支撑关系见表4。

表4课程考核对课程目标的支撑

考核占课程目标

考核/评价细则

环节比123

课Vq

(1)根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考7

堂

核，满分100分。

表15

(2)以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比

现663

例计入课程总评成绩。

1

7

(1)根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告

过质量单独评分，满分100分；

程实(2)每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值

15

性验作为此环节的最终成绩。69

考(3)以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计

核入课程总评成绩。

(1)主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和Tq

掌握程度，满分100分；

作(2)每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为

10

业此环节的最终成绩。

442

(3)以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计

入课程总评成绩。

(1)卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成Vq7

绩中所占的比例计入课程总评成绩。

期末(2)主要考核离散时域信号和系统的基本理论和分

60

考核析方法，数字滤波器的设计原理和实现方法等内容。252510

(3)考试题型为：选择题、填空题、判断题、简答

题和分析计算题等。

合计：100分414415

八、考核与成绩评定

1.考核方式及成绩评定

考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考试等方式对学生.进行考核

评价。

考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试

卷成绩为100分（权重60%）,试题类型为选择题、填空题、判断题、简答题和分析计

算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%,综合应用

题、分析题不低于50%；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；

过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。

2.过程性考核成绩的标准

过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。

表5过程性考核方式评价标准

所占

考核方式比重100>x>9090>x>8080>x>7070>x>60xv60

（%）

笔记完整.笔记不完

笔记完整，积上课不认上课不认

认真参与教整，偶尔参

极参与教学真，上课不真，上课不

学活动，回与教学活

课堂表现40活动,踊跃回记笔记，偶记笔记，不

答问题准确动，回答问

答问题，准确尔参与教参与教学活

率大于题准确率大

率大于90%o学活动。动。

80%o于70%。

作业完整，思作业完整，不交作业2不交作业4不交作业5

路清晰，准确准确率大于次以内，准