数字信号处理A教学大纲

数字信号处理A教学大纲

目录

一、教学目的和要求...................................................2

二、教学中应注意的问题..............................................2

三、教学内容.........................................................2

第1章离散时间信号与系统..........................................2

第2章z变换与离散时间傅里叶变换(DTFT)..............................................3

第3章离散傅里叶变换(DFT)...........................................................................3

第4章快速傅里叶变换(FFT)...........................................................................3

第5章数字滤波器的基本结构........................................4

第6章几种特殊滤波器及简单一、二阶数字滤波器设计.................4

第7章无限长单位冲激响应QIR)数字滤波器的设计方法.................4

第8章有限长单位冲激响应(FIR)数字滤波器的设计方法.................5

四、教学课时分配.....................................................5

五、实验环节安排.....................................................5

六、参考书目.........................................................6

课程名称：数字信号处理A

课程编号：056117

英文名称：DigitalsignalprocessingA

课程性质：独立设课

课程属性：专业必选课

应开学期：第5学期

学时学分：课程总学时一64,其中实验学时-8。课程总学分一4

学生类别：本科生

适用专业：电气工程及其刍动化、自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学

与技术、通信工程、计算机等专业的学生。

先修课程：高等数学、复变函数、电路、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统等课程。

一、教学目的和要求

本课程是电子信息类学科的一门专业基础课，主要讲授离散时间系统的基本特征、连续

时间信号的抽样、离散时间系统的变换域分析方法、快速傅里叶变换、数字滤波器的基本结

构、无限长单位冲激响应数字滤波器和有限长单位冲激响应数字滤波器的设计方法等内容。

学生通过本课程的学习，能够系统掌握数字信号处理的基本概念、基本原理和实现方法，了

解数字信号处理基本应用和当前国内外的发展方向。

先行课：信号与线性系统分析。

二、教学中应注意的问题

本课程的离散时间信号、系统及Z变换等内容与《信号与系统》作了适当的重复，教

学中应引起注意。后续内容离散傅里叶变换、快速傅里叶变换以及数字滤波器的结构与设计

方法，数字信号处理的有限字符效应和软硬件实现为课程的重点内容。

若课时较少，第八、九两章可以以讲座的形式进行教学。

三、教学内容

第1章离散时间信号与系统

重点内容：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

Li离散时间信号——序列

1.2线性移不变系统

1.3常系数线性差分方程

1.4连续时间信号的抽样

第2章z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）

重点内容：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。

2.1引言

2.2z变换的定义与收敛域

2.3z反变换

2.4z变换的基本性质和定理

2.5序列的z变换与连续信号的拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系

2.6离散时间傅里叶变换（序列的傅里叶变换）

2.7序列傅里叶变换的主要性质

2,8周期性序列的傅里叶变换

2.9傅里叶变换的一些对称性质

2.10离散系统的系统函数，系统的频率响应

第3章离散傅里叶变换（DFT）

重点内容：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。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。

3.1引言

3.2傅里叶变换的几种可能形式

3.3周期序列的离散傅里叶级数（DFS）

3.4离散傅里叶级数的性质

3.5离散傅里叶变换一有限长序列的离散频域表示

3.6离散傅里叶变换的性质

3.7抽样z变换——频域抽样理论

3.8利用DFT计算模拟信号的傅里叶变换（级数）对

第4章快速傅里叶变换（FFT）

重点内容：离散傅里叶变换物理意义及特性。快速傅里叶变换的基本算法。Chirp-Z变换

的物理意义及算法实现。FFT在分段卷枳，二维DFT的应用。该章学习将使学生对DFT、

离散信号的傅氏变换及Z变换能有机地联系起来，并对基2FFT比较熟悉。

4.1引言

4.2直接计算DFT的问题及改进的途径

4.3按时间抽选（DIT）的基-2FFT算法（库利-图基算法）

4.4按频率抽选（DIF）的基-2FFT算法（桑德-图基算法）

4.5离散傅里叶反变换(IDFT)的快速计算方法

4.6N为复合数的FFT算法——混合基算法

4.7基-4FFT算法

4.8分裂基FFT算法

4.9线性调频z变换(Chirpz变换)算法

4.10线性卷积与线性相关的FFT算法

4.11FFT的软件实现

第5章数字滤波器的基本结构

重点内容：讲授有关HR滤波器结构，FIR滤波器结构以及格型滤波器结构等知识，为滤波

器设计打基础。

5.1引言

5.2无限长单位冲激响应(IIR)滤波器的基本结构

5.3有限长单位冲激响应(FIR)滤波器的基本结构

*5.4数字滤波器的格型结构

第6章几种特殊滤波器及简单一、二阶数字滤波器设计

重点内容：全通滤波器和最小相位滞后滤波器。

6.1数字滤波器结构的基本概念

6.2全通游波器

6.3最小相位滞后滤波器

第7章无限长单位冲激响应(HR)数字滤波器的设计方法

重点内容：介绍原型模拟滤波器的特点，模数滤波器变换，用MATLAB设计低通滤波器,

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。

7.1引言

7.2数字滤波器的实现步骤

7.3数字滤波器的技术指标

7.4IIR数字滤波器的设计方法分类

*7.5模拟滤波器设计

*7.6间接法的IIR数字滤波器设计方案

7.7冲激响应不变法

*7.8阶跃响应不变法

7.9双线性变换法

第8章有限长单位冲激响应(FIR)数字滤波器的设计方法

重点内容：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混波器。

8.1ZJ|H

8.2线性相位FIR滤波器的特点

8.3窗函数设“法

8.4频率抽样设计法

8.5设计FIR滤波器的最优化方法

四、教学课时分配

本课程理论授课56学时，实验8学时，课程设计1周。建议教学课时分配见表I。

教学课时分配表

课时分配(学时)

章节名称课堂实上讨课

备注

授课验机论外

第1章离散时间信号与系统62

第2章Z变换与离散事件福里叶变换62

第3章离散傅里叶变换1DFT)8

第4章快速傅里叶变换(FFT)62

第5章数字滤波器的基本结构6

第6章几种特殊滤波器及简单一、二阶数字滤波

4

器设计

笫7章HR数字滤波器的设计方法102

第8章FIR数字滤波器的设计方法10

合ii-568

总授课课时64

注：课时分配中的内容可根据课程需要进行设置。

五、实验环节安排

实验是教学的重要环节。通过实验，可以验证、巩固课堂所学的理论知识,

培养锻炼学生的实践能力，进一步提高学生的分析问题解决问题的能力。

基本要求:

1.每次实验课前，学生应预习实验讲义，明确实验目的和任务，拟定实验

步骤，并认真复习与实验内容相关的理论。

2.实验过程中严格按实验规程操作。爱护实验仪器设备。

3.实验完成后要写出实验报告，其内容包括实验数据的整理和计算，对实

验结果及实验中出现的问题的分析讨论，对实验方法的建议等。

4.实验报告一律用规定的格式书写。

本课程实验共8学时4个实验。实验具体内容如下。

实验内容实验学时

1.常见离散信号产生和实现2

2.离散系统的时域分析2

3.FFT算法应用