《数字信号处理》理论教学大纲

《数字信号处理》理论教学大纲

先修课程：概率论、线性代数、复变函数、C语言程序设计、信号与系统。

一、课程性质和任务

《数字信号处理》是电子信息工程、通信工程专业的一门学科基础必修课。通过本课程的学习，使学生建立“数字信号处理”的基本概念，掌握数字信号处理基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。

二、教学内容和要求

通过对本课程的学习，要求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。

课程的主要内容如下:

1、时间离散信号与系统

教学内容：理解信号数字处理的基本原理、数字信号处理的应用及研究内容。掌握离散信号----序列的产生及描述，掌握离散（数字）系统的表示----差分方程及系统时域卷积分析方法。

教学难点：离散系统的表示方法

2、Z变换

教学内容：理解并掌握z变换及其收敛区（ROC）的概念、z变换和反z变换的计算方法。

3、离散傅立叶变换（DFT）

教学内容：理解并掌握常用离散信号DFT变换和性质和计算、离散傅立叶级数DFS的概念及意义和性质、DFT的定义及性质、周期卷积和圆周卷积以及线性卷积的关系、离散（数字）系统的变换分析方法、系统频响和系统函数H（z）的概念及其计算。

教学难点：DFT的应用

4、数字滤波器基本结构

教学内容：理解并掌握数字滤波器的常用结构形式（IIR直接型、级联型、并联型，FIR直接型、级联型）。

5、数字滤波器设计

IIR数字滤波器的设计方法

教学内容：主要理解并掌握冲激响应不变法等，数字滤波器参数（通带、阻带、阶数等）的物理概念。

教学难点：实际IIR滤波器的设计

FIR数字滤波器的设计方法

教学内容：主要理解并掌握FIR数字滤波器特点，理解数字滤波器（主要是低通）的双线性变换法（IIR）和窗函数法（FIR）两种设计方法，各种滤波器的设计。

教学难点：窗函数设计法

6、离散希尔伯特变换

教学内容：了解时间连续信号的希尔伯特变换、时间离散信号的希尔伯特变换、因果序列FT下的希尔伯特变换。

7、数字信号处理技术的实现

教学内容：了解DSP技术概述

三、教材和参考资料

（一）建议教材

《数字信号处理》，丁玉美，西安电子科技大学出版社，2005年。

（二）参考书目

1、《数字信号处理教程》，程佩青编著，清华大学出版社，2001年。

2、《数字信号处理》，陆光华、张林让、谢智波，西安电子科技大学出版社，2005年。

3、《数字信号处理（第二版）学习指导》，高西全，丁玉美编著，西安电子科技大学出版社，2001年。

4、《离散时间信号处理（第二版）》，A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，刘树棠，黄建国译，西安交通大学出版社，2001。

修订：罗仁泽审定：汪亚南，罗朗《数字信号处理》课程实验教学大纲

课程编号：实验学时数：8学时学分：3.5

先修课程：概率论、线性代数、复变函数、C语言程序设计、信号与系统。

考核方式：平时动手能力、实验报告，占课程总分20%。

一、实验教学目标和任务

数字信号处理是发展迅速的一门学科，应用极其广泛，是电子信息工程、通信工程专业本科的必修专业课。通过本课程实验，使学生更好地掌握数字信号处理的基本概念和基本分析方法，培养分析问题、解决问题的实践能力，使学生具有初步的算法分析和运用MATLAB编程的能力。

二、实验项目及学时分配

实验一FFT分析信号频谱（2学时）

1、实验目的：加深对FFT的理解，掌握FFT分析信号的方法。

2、实验内容：

（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。

3、主要仪器设备：计算机、打印机。

实验二线性卷积（２学时）

１、实验目的：掌握运用循环卷积实现快速线性卷积的方法。

２、实验内容：

（１）编制直接法和ＦＦＴ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。

3、主要仪器设备：计算机、打印机。

实验三IIR滤波器结构的实现（２学时）

１、实验目的：掌握IIR滤波器三种结构的编程方法。

２、实验内容：

（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。

3、主要仪器设备：计算机、打印机。

实验四FIR滤波器结构的实现（２学时）

１、实验目的：掌握FIR滤波器二种结构的编程方法。

２、实验内容：

（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。

３、主要仪器设备：计算机、打印机。

实验五IIR滤波器设计（2学时，必选）

１、实验目的：掌握脉冲响应不变法设计IIR滤波器的原理及其方法。２、实验内容：

（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。

３、主要仪器设备：计算机、打印机。

实验六FIR滤波器的设计（2学时，必选）

１、实验目的：掌握窗函数法设计FIR滤波器程序；

２、实验内容：

（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；