数字信号处理教案
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数字信号处理教案
余月华
课程特点:
本课程是为电子、通信专业三年级学生开设的一门课程,它是在学生学完了信号与系统
的课程后,进一步为学习专业知识打基础的课程。本课程将通过讲课、练习使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。课程内容包括:离散时间信号与系统;离散变换及其快速算法;数字滤波器结构;数字滤波器设计;数字信号处理系统的实现等。
本课程逻辑性很强, 很细致, 很深刻;先难后易, 前三章有一定的难度, 倘能努力学懂前三章(或前三章的0080), 后面的学习就会容易一些;只要在课堂上专心听讲, 一般是可以听得懂的, 但即便能听懂, 习题还是难以顺利完成。这是因为数字信号分析技巧性很强, 只了解基本的理论和方法, 不辅以相应的技巧, 是很难顺利应用理论和方法的。论证训练是信号分析课基本的,也是重要的内容之一, 也是最难的内容之一。 因此, 理解证明的思维方式, 学习基本的证明方法, 掌握叙述和书写证明的一般语言和格式, 是信号分析教学贯穿始终的一项任务。
鉴于此, 建议的学习方法是: 预习, 课堂上认真听讲, 必须记笔记, 但要注意以听为主, 力争在课堂上能听懂七、八成。 课后不要急于完成作业, 先认真整理笔记, 补充课堂讲授中太简或跳过的推导, 阅读教科书, 学习证明或推导的叙述和书写。基本掌握了课堂教学内容后, 再去做作业。在学习中, 要养成多想问题的习惯。
课堂讲授方法:
1. 关于教材: 《数字信号处理》 作者 丁玉美 高西全 西安电子科技大学出版社
2. 内容多, 课时紧: 大学课堂教学与中学不同的是每次课介绍的内容很多, 因此, 内容重复的次数少, 讲课只注重思想性与基本思路, 具体内容或推导特别是同类型或较简的推理论证及推导计算, 可能讲得很简, 留给课后的学习任务一般很重。.
3. 讲解的重点: 概念的意义与理解, 理论的体系, 定理的意义、条件、结论、定理证明的分析与思路, 具有代表性的证明方法, 解题的方法与技巧,某些精细概念之间的本质差别. 在教学中, 可能会写出某些定理证明, 以后一般不会做特别具体的证明叙述.
4. 要求、辅导及考试:
a. 学习方法: 适应大学的学习方法, 尽快进入角色。 课堂上以听为主, 但要做课堂笔记,课后一定要认真复习消化, 补充笔记,一般课堂教学与课外复习的时间比例应为1 : 3 。
b. 作业: 大体上每两周收一次作业, 一次收清。每次重点检查作业总数的三分之一。
作业的收交和完成情况有一个较详细的登记, 缺交作业将直接影响学期总评成绩。
c. 辅导: 大体两周一次。
d. 考试: 只以最基本的内容进行考试, 大体上考课堂教学和所布置作业的内容。
课程的基本内容与要求
第一章. 时域离散信号与时域离散系统
1. 熟悉6种常用序列及序列运算规则;
2. 掌握序列周期性的定义及判断序列周期性的方法;
3. 掌握离散系统的定义及描述方法(时域描述和频域描述);
4. 掌握LSI 系统的线性移不变和时域因果稳定性的判定;
第二章 时域离散信号与系统的傅立叶变换分析方法
1. 熟练掌握傅里叶正反变换的定义基本性质和定理;
2. 了解周期序列的两种频域分析方法;
3. 重点掌握利用傅里叶变换对系统进行频域分析
第三章 时域离散信号与系统的Z 变换分析方法
1. 熟练掌握Z 正变换和其反变换的计算方法;
2. 重点掌握Z 变换收敛域的定义、收敛域的特点、收敛域的确定及收敛域与极点的关系;
3. 熟悉典型序列Z 变换的收敛域(双边,因果,左、右序列);
4. 掌握Z 变换的主要性质与定理(共轭对称性,时移、频移性质,时域卷积性质等),并能熟练运用这些定理进行运算和证明;
5. 掌握Z 变换的意义及与DTFT (离散时间傅里叶变换)的关系;
6.重点掌握LSI 系统的Z 域描述——系统函数)
()()(z X z Y z H =与系统频响)()()(jw jw jw
e X e Y e H =的物理意义; 7. 重点掌握LSI 系统Z 域因果稳定性的判定;
8. 掌握Z 变换与连续信号拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系,掌握S 域到Z 域的映射关系;
第四章 离散傅里叶变换
1. 握DFT 的定义、物理意义及与Z 变换(ZT)、连续信号傅里叶变换(CTFT)、离散傅里叶变换(DTFT)和傅里叶级数(DFS)的关系;
2. 重点掌握DFT 隐含周期性的意义;
3. 了解DFS 变换对的定义及性质;
4. 重点掌握DFT 的一些重要性质及应用(线性,圆周共轭对称性,时域、频域循环移位性质,圆周卷积和性质);
5. 掌握频域抽样理论的意义及应用;
6. 了解利用DFT 计算模拟傅里叶变换对(CTFT)和离散傅里叶级数(DFS)的方法;
7. 了解序列的抽取与插值及其频谱的关系。
第五章 快速傅里叶变换
1. 了解FFT 与DFT 的关系:只是计算方法的改进,基本没有引入新的物理概念;
2. 掌握FFT 算法的原理:利用DFT 的运算规律及其中某些算子的特殊性质(nk
N W 的周期性和对称性),找出减少乘法和加法运算次数的有效途径;
3. 掌握基-2 DIT —FFT 和基-2 DIF —FFT 算法的基本思想及特点(算法思想,运算量,运算流图,结构规则等);
4. 掌握线性卷积和线性相关的FFT 算法;
第六章 模拟信号数字处理
1. 了解模拟信号数字处理的原理;
2. 重点掌握奈奎斯特抽样定理及其意义,熟悉连续信号采样前后的频谱关系及内插恢复过程。了解理想抽样信号与实际抽样信号的频谱差别;
3. 掌握用FFT 对模拟信号进行频谱分析的方法步骤及其近似性。
第七章 数字滤波器的基本结构