数字信号处理教学
《数字信号处理》教学总结与反思
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本科专业认证《数字信号处理》课程教学大纲
《数字信号处理》课程教学大纲（Digital Signal Processing）编写单位：计算机与通信工程学院计算机科学与系（教研室）编写时间：2021 年 7 月《数字信号处理》课程教学大纲一、基本信息课程名称：数字信号处理英文名称：Digital Signal Processing课程类别：专业教育课程课程性质：选修课课程编码：08100J0257学分：2总学时：32学时。
其中，讲授学时20学时，实验学时12，上机学时0适用专业：计算机科学与技术、计算机科学与技术专业卓越工程师先修课程与知识储备：人工智能基础、信号与系统、MATLAB建模与仿真技术二、课程简介：该课程系统介绍了数字信号z域分析技术z变换，数字信号连续w域分析技术DTFT，数字信号离散w域分析技术DFT，以及数字IIR滤波和FIR滤波器的设计方法及实现结构。
通过本课程学习，学生能够掌握数字信号处理的基本原理和技术，为学习后续专业课程和从事数字信号处理算法研究及其工程实现技术打好基础。
三、教学目标1、课程思政教学目标：通过数字信号处理技术在国家民众生产生活中的影响，培养学生的爱国意识和对新技术的研究探索精神。
2、课程教学总目标：使学生掌握数字信号处理的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。
3、课程目标与学生能力和素质培养的关系：课程思政目标将科学研究精神与爱国主义有机融合，有利于培养德才兼备的通信专业人才；课程教学目标使学生掌握数字信号处理的分析和研究方法，培养学生独立分析问题与解决问题的能力，提高科学素质。
四、课程内容及学时分配本课程内容、建议学时以及知识单元如表1所示。
表1 课程内容及学时分配五、教学方法及要求1、教学方法要求要求任课教师具有通信工程专业背景；严格按照教学大纲执行教学计划，教材选择贴合教学大纲，体现教学目标；采用线上+线下混合式教学，课堂教学结合图形动画视频等多媒体资源，调动学生多种学习感官；课后利用微信、QQ、网络教学平台等多种线上资源，扩大学生的学习空间和形式；并通过一定的上机操作提高学生的动手实践能力，进一步加深理论知识；在讲授过程中，淡化公式推导，注重物理意义，去繁求简，抓住主线，由点到线，由线到面。
《数字信号处理》课程思政优秀教学案例(一等奖)
《数字信号处理》课程思政优秀教学案例(一等奖)《数字信号处理》课程思政优秀教学案例（一等奖）一、前言在高等教育中，课程思政建设是实现立德树人根本任务的关键环节。
本次教学案例旨在通过在《数字信号处理》课程中融入思想政治教育元素，探索专业知识传授与学生价值观塑造相结合的有效途径，进而提升课程的教育教学质量，培养德才兼备的社会主义现代化建设者和接班人。
二、教学背景《数字信号处理》是电子工程、通信工程及其相关专业的一门核心专业课程，具有理论性强、技术更新快、应用范围广的特点。
在以往的教学过程中，我们发现学生往往重视技术知识的掌握，而忽视了在研究和应用这些知识时应秉持的正确态度和价值观。
针对这一情况，我们提出了将思政教育融入《数字信号处理》课程的教学改革方案，通过精选教学内容、创学方法、构建多元化的教学评价体系等措施，实现知识传授与价值引领的有机结合。
三、教学内容与方法1. 精选教学内容在教学内容的选取上，我们注重将社会主义核心价值观融入专业知识教学之中。
例如，在介绍数字信号处理技术时，强调技术的创新性和实用性，鼓励学生关注国家科技进步和产业升级，增强学生的国家使命感和社会责任感。
2. 创学方法我们采用案例教学法、翻转课堂等教学模式，引导学生主动探究，培养学生的创新思维和团队合作能力。
例如，在讲解信号处理算法时，引入国产芯片的设计与优化案例，让学生了解和体会到自主创新的重要性，激发学生的爱国热情和科技创新精神。
3. 构建多元化的教学评价体系评价体系不仅包括对学生专业技能的考核，还增加了对学生道德品质、社会责任感等方面的评价。
例如，通过团队项目、课堂讨论等方式，评估学生在团队协作中的表现以及对国家和社会发展的关注程度。
四、教学成效通过实施该教学改革方案，学生不仅掌握了数字信号处理的专业知识，而且在思想道德素养方面也有了显著提升。
课程教学受到了学生的高度评价，教师团队也获得了良好的教学反馈。
五、总结本次《数字信号处理》课程思政优秀教学案例的实践证明，将思想政治教育与专业知识教学相结合是提高高等教育质量的有效途径。
数字信号处理及应用教学设计
数字信号处理及应用教学设计概述数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是指用数字方式对信号进行采样、转换、运算、滤波等处理的技术。
数字信号处理在通信、医疗、音频、视频等领域广泛应用。
本文将探讨数字信号处理的教学设计，旨在提高学生对数字信号处理的掌握能力和应用水平。
教学目标1.理解数字信号处理的基本概念、原理和方法；2.掌握数字信号的采样、量化、编码、解码等基本技术；3.掌握数字滤波、时域分析、频域分析、快速傅里叶变换等数字信号处理方法；4.学会使用MATLAB等工具进行数字信号处理仿真；5.能够进行数字信号处理的应用设计和实现。
教学内容第一章数字信号处理基本概念1.数字信号与模拟信号的比较；2.数字信号处理的基本概念及其处理过程；3.数字信号采样、量化、编码和解码；4.数字信号处理的分类及其应用。
第二章数字滤波1.FIR数字滤波器的原理和设计方法；2.IIR数字滤波器的原理和设计方法；3.数字滤波器的设计与应用实例。
第三章时域分析1.离散时间信号的定义和性质；2.离散时间系统的基本性质；3.离散时间信号的线性和时移不变性质；4.离散时间系统的卷积及其性质。
第四章频域分析1.离散傅里叶变换的定义和性质；2.快速傅里叶变换算法；3.频率域滤波器设计；4.频域分析实例分析。
第五章 DSP设计实例1.语音信号处理与识别；2.音频信号处理与音乐合成；3.视频信号处理；4.生物医学信号处理。
教学方法1.理论授课：教师讲授数字信号处理的基本概念、原理和方法。
2.认知学习：学生根据教师讲授的知识进行识记、理解、应用。
3.实验教学：学生通过实验学习数字信号处理的基本技术和应用方法。
4.综合应用：学生将所学知识应用于数字信号处理的实际应用中。
教学评估1.平时成绩：包括课堂表现、作业、实验报告等。
2.期中考试：主要考察学生对数字信号处理基本概念、原理和方法的掌握。
3.期末考试：主要考察学生对数字信号处理的应用和综合能力。
《数字信号处理》教学大纲
《数字信号处理》教学大纲课程编码：英文名称：Digital Signal Processing学分/学时：3/48适用专业：光电信息科学与工程开课院系：先修课程：数电、模电、应用工程数学；后续课程：一、课程目标目标1：了解采样定理、离散序列的变换方法，熟悉离散信号的特性，掌握其分析方法。
能够绘制离散系统的传递函数、频率响应曲线，进行离散系统的传递函数与信号流图的分析转换。
目标2：掌握Z变换、离散信号的傅里叶变换理论与分析，熟悉快速傅里叶变换方法的原理与应用范围。
目标3：掌握数字滤波器的设计理论和方法，能够按照要求的参数指标，进行FIR、IIR两种不同类型滤波器的设计分析。
二、课程内容（一）数字信号与系统模块的基本要求和基本内容（6课时）1.1数字信号处理的基本概念、方法与特点；（2 学时）1.2时域离散信号与系统、输入输出描述法——线性常系数差分方程；（2 学时）1.3模拟信号数字处理方法。
（2 学时）（二）数字变换模块的基本要求和基本内容（24课时）2.1 Z变换与离散傅里叶变换（2 学时）2.2序列的Z变换及与傅里叶变换的定义及性质；（4 学时）2.3周期序列的Z变换与离散傅里叶级数及傅里叶变换表示式；时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系；（4 学时）2.4利用Z变换分析信号和系统的频域特性。
（4 学时）2.5离散傅里叶级数（DFS）的定义与性质；抽样Z变换-频率域采样；（4 学时）2.6计算DFT的问题及改进的途径:基2 FFT算法与进一步减少运算量的措施；（4 学时）2.7离散傅里叶反变换（IDFT）的快速方法（2 学时）（三）数字滤波器模块的基本要求和基本内容（18课时）3.1数字滤波器的基本概念、基本结构；（2 学时）3.2 FIR数字滤波器的基本结构；数字滤波器的格形结构（4 学时）3.3数字滤波器的基本概念、原理与结构；（1 学时）3.4用脉冲响应不变法、冲激响应法设计IIR数字滤波器；（2 学时）3.5用双线性变换法设计IIR数字滤波器；（2 学时）3.6数字高通、带通和带阻滤波器的设计；（1 学时）3.7线性相位FIR数字滤波器的条件和特点；（2 学时）3.8利用窗函数法设计FIR滤波器；（2 学时）3.9IIR数字滤波器的直接设计方法。
【教学创新大赛】《数字信号处理》教学创新成果报告精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）摘要：数字信号处理是电子信息类专业的主干课程之一，是一门理论与实践相结合，实践性较强的专业课程。
参赛团队以“新工科”建设为指导，以学生为中心，以高阶能力培养为目标，针对本课程工程性强的特点。
对该课程的教学方法进行探索和实践。
以OBE理念贯穿全教学过程，构建以能力为导向的“知·能·用”教学内容：以“立德树人”为出发点，实现思想政治理论与课程的有机结合，构建以“明-思·辨”为脉络的思政内容：构建以能力为导向的双层评价体系，实现以评促学。
该教学改革较好地实现了以学生为中心培养创新型人才的教学目标。
一、课程教学背景《数字信号处理》作为电子信息工程专业的必修课程，在电子信息领域的重要作用也被越来越多的其他研究领域所认同。
然而，该课程理论性很强，概念抽象，公式繁多，推导复杂，涉及工程数学、高等数学等多门基础数学课程和信息类课程的相关知识。
要想在短期内学好该门课程，难度可想可知。
从我院目前开设的状况来看，学生普遍存在学习困难、考试成绩不理想、实际应用能力弱的问题，显然，这样的尴尬处境与“新工科”的教学要求有着巨大差距，这就需要作为教师的我们要尽快找出教学中的短板，从授课形式、教学方法、实践环节、考核方式等方面重新进行设计，切实做到“以学生为中心”，以培养学习兴趣为主要出发点，逐步消除差距，提升教学的质量，真正做到产学研应用的紧密结合。
二、课程改革内容针对《数字信号处理》课程在实际教学中出现的问题，本次课改更加贴近实际，更好地适应“新工科”教学要求，主要从教学大纲、课程教学模式设计、课程思政以及课程考核体系设计几个方面着手，并通过实践，取得了较好的教学效果。
2.1基于OBE的教学大纲改革教学大纲是课程教学的纲领性文件，传统教学大纲过于强调知识的规范性，规定教学方式以教师讲授为主，学生被动接受教师“灌输”的知识。
整个授课过程没有关注学生的学习成果，导致缺乏持续性改进的措施。
《数字信号处理》课程教案
《数字信号处理》课程教案数字信号处理课程教案第一部分：课程概述数字信号处理是现代通信和信号处理领域中的重要学科，本课程旨在介绍数字信号处理的基本概念和理论，并探讨其在实际应用中的应用和技术。
第二部分：教学目标1. 理解数字信号处理的基本原理和基础知识；2. 掌握数字信号的采样、量化和编码技术；3. 了解常见的数字滤波器设计方法；4. 学习数字信号处理中的快速傅里叶变换（FFT）算法；5. 探讨数字信号处理在音频、图像和视频信号处理中的应用。
第三部分：教学内容1. 数字信号处理基础知识1.1 数字信号与模拟信号的比较1.2 采样和量化1.3 数字信号编码1.4 常见信号的时域和频域表示2. 离散时间信号和系统2.1 离散时间信号的表示和性质2.2 线性时不变系统2.3 离散时间系统的性质和分类3. 离散时间系统的频域分析3.1 离散时间信号的傅里叶变换3.2 离散频域系统的频率响应3.3 滤波器的设计和实现4. 数字滤波器设计4.1 IIR滤波器的设计方法4.2 FIR滤波器的设计方法4.3 改进的滤波器设计方法5. 快速傅里叶变换（FFT）算法5.1 傅里叶变换的基本概念及性质5.2 离散傅里叶变换（DFT）及其性质5.3 快速傅里叶变换算法及其应用6. 数字信号处理在多媒体中的应用6.1 音频信号处理技术6.2 图像信号处理技术6.3 视频信号处理技术第四部分：教学方法1. 理论讲授与案例分析相结合，通过实际应用案例来深化理解；2. 课堂互动，鼓励学生提问和参与讨论；3. 实验操作，通过实际操作提升学生的实践能力；4. 小组合作，鼓励学生进行小组项目研究和报告。
第五部分：教学评估1. 平时表现：出勤、课堂参与和作业完成情况；2. 期中考试：对课程前半部分内容的回顾和检验；3. 实验报告：根据实验内容，撰写实验报告并提交；4. 期末考试：综合检验对整个课程的掌握情况。
第六部分：教材与参考书目主教材：《数字信号处理导论》（第四版），作者：约翰·G·普罗阿基斯；参考书目：1. 《数字信号处理》（第四版），作者：阿兰·V·奥泽；2. 《数字信号处理：实用方法与应用》（第三版），作者：埃密里奥·马其尔夏兰德。
“数字信号处理”教学方法评析与实践
“数字信号处理”教学方法评析与实践数字信号处理（DSP）作为信息处理的重要工具，广泛应用于通信、医学、声音处理、图像处理等领域。
对数字信号处理的教学方法进行评析与实践非常重要。
本文将就数字信号处理的教学方法进行评析，并提出一些实践建议，希望对数字信号处理教学工作有所帮助。
1. 理论脱离实际应用。
传统教学方法对于数字信号处理的理论知识讲解深入，但往往忽略了实际应用的讲解。
学生可能会觉得无法将所学的理论知识与实际问题相结合，缺乏对数字信号处理实际应用的认识和把握。
2. 缺乏实践环节。
传统教学方法在课堂教学中往往忽视了实践环节，学生缺乏动手实践的机会，难以将理论知识转化为实际操作能力。
3. 培养学生的独立思考能力不足。
传统教学方法注重教师的讲解，学生缺乏独立思考和解决实际问题的能力。
数字信号处理教学方法需要进行改革和创新。
新的教学方法应该注重理论与实践相结合，培养学生的实际应用能力和独立思考能力。
二、数字信号处理教学实践建议1. 引入案例分析教学法。
在教学中引入实际应用案例，帮助学生理解数字信号处理理论知识与实际应用之间的联系。
通过分析案例，学生可以深入了解数字信号处理在不同领域的应用，并培养解决实际问题的能力。
2. 开展实验环节。
在数字信号处理的教学中，应该设置一定的实验环节，让学生动手实践，掌握数字信号处理的基本技术和方法。
通过实验，学生可以更直观地理解数字信号处理的原理和应用，提高自己的实际动手能力。
3. 采用问题导向的教学方法。
在教学过程中，引导学生通过提出问题、分析问题、解决问题的方式学习数字信号处理知识。
通过解决问题的过程，培养学生的独立思考和解决问题的能力，使他们在实际工作中能够灵活运用所学的知识。
4. 使用多媒体辅助教学手段。
在数字信号处理的教学中，可以利用多媒体技术，如PPT、视频等辅助教学手段，使教学更加生动形象，让学生更好地理解抽象难懂的理论知识。
5. 鼓励学生参与学术研究与实践。
数字信号处理课程设计
数字信号处理 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字信号处理的基本概念、原理和方法，掌握其数学表达和物理意义；2. 掌握数字信号处理中的关键算法，如傅里叶变换、快速傅里叶变换、滤波器设计等；3. 了解数字信号处理技术在通信、语音、图像等领域的应用。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析数字信号处理问题，提出合理的解决方案；2. 能够运用编程工具（如MATLAB）实现基本的数字信号处理算法，解决实际问题；3. 能够对数字信号处理系统的性能进行分析和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字信号处理学科的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 增强学生对我国在数字信号处理领域取得成就的自豪感，树立为国家和民族发展贡献力量的信心。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法，培养其解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的数学基础和编程能力，对数字信号处理有一定了解，但缺乏系统学习和实践经验。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，采用案例教学、互动讨论等教学方法，提高学生的参与度和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 数字信号处理基础：包括数字信号、离散时间信号与系统、信号的采样与恢复等基本概念，使学生建立数字信号处理的基本理论框架。
教材章节：第一章 数字信号处理概述2. 傅里叶变换及其应用：介绍傅里叶变换的原理、性质和应用，以及快速傅里叶变换算法。
教材章节：第二章 傅里叶变换及其应用3. 数字滤波器设计：讲解数字滤波器的基本原理、设计方法和性能评价，包括IIR和FIR滤波器。
教材章节：第三章 数字滤波器设计4. 数字信号处理应用案例分析：通过通信、语音、图像等领域的实际案例，使学生了解数字信号处理技术的应用。
《数字信号处理》课程优秀教学案例(一等奖)
《数字信号处理》课程优秀教学案例（一等奖）一、课程教学目标《数字信号处理》是专业基础课，也是该专业的必修课、核心课之一。
该课程是以数字运算方法实现信号变换、滤波、检测、估值、调制解调以及快速算法等处理的一门学科。
通过讲课、练习使学生建立“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，具备信号处理基本能力，为从事海洋技术声学、光学、遥感方向的研究和实践工作打下基础。
本课程的教学目标主要包含两个方面：1.使学生能建立“数字信号处理”的基本概念，掌握信号处理应用方向的知识体系和整体知识框架。
21世纪是数字时代，本课程讲授如何将事物的运动变化转变为一串数字，并用计算的方法从中提取有用的信息，以满足我们实际应用的需求。
使学生从理论上建立起完整的对数字信号和时域离散信号的分析方法和系统模型。
2.使学生掌握数字信号处理基本分析方法和分析工具，能够利用其实现信号谱分析、信号滤波等，为后续的语音信号处理、数字图像处理、模式识别等课程的学习打下基础。
二、教学理念和思路任课教师采取规范学习纪律、注重基本概念教学以及理论与实践相结合的教学思路，通过严格要求学生的课上和课下学习纪律，强调信号处理方法必须跟物理思想充分融合的基本理念，教学中加强卷积、相关、傅里叶变换等复杂概念与编程实践相结合等具体做法，取得了良好的教学效果，得到学生的高度评价。
三、具体做法1.规范学生的学习纪律任课教师在第一堂课对本门课程学习纪律予以规范：包括无故不能缺课；如有事需提前请假，上课后再请假视为无效；作业、编程实践等工作可合作完成但不能抄袭；上课鼓励提问但不提倡私下讨论；上课必须记笔记，便于总结及课后复习等要求。
提前立好规矩，要求学生养成积极主动学习的习惯，不能等、靠老师催促。
学生学完本门课程后普遍反映收获良多，这和任课教师提前规范学生的学习纪律关系很大。
2.注重信号处理基本理念教学针对开课之初学生可能存在该课程学习的是信号处理的方法、是一门工具课的偏颇认知，任课教师强调信号处理工作绝不可局限在处理工具的范畴，一定要和物理思想充分结合才能解决实际应用问题。
数字信号处理教案
数字信号处理教案一、教学内容概述数字信号处理是一门研究信号的获取、变换和分析的学科，它涉及到对数字信号进行处理、传输、存储等方面的技术。
本教学内容主要介绍数字信号处理的基本概念、原理和常用算法，帮助学生全面理解和掌握数字信号处理的相关知识。
二、教学目标1. 理解数字信号处理的基本概念和原理；2. 掌握数字信号的采样和量化技术；3. 熟悉离散时间信号和系统的特性和性质；4. 能够设计和实现基本的数字滤波器；5. 掌握常用的信号处理算法和方法；6. 能够应用数字信号处理技术解决实际问题。
三、教学内容详述1. 数字信号处理基础知识1.1 数字信号与模拟信号的区别1.2 采样定理和采样频率选择1.3 数字信号的量化和编码1.4 数字信号处理系统的基本框架2. 离散时间信号与系统2.1 离散时间信号的定义和表示2.2 离散时间系统的响应和性质2.3 离散时间卷积和相关运算2.4 离散时间系统的稳定性与因果性3. 数字滤波器设计3.1 FIR滤波器的设计原理和方法3.2 IIR滤波器的设计原理和方法3.3 巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器的设计3.4 最小均方误差设计和自适应滤波器4. 常用信号处理算法与方法4.1 快速傅里叶变换及其应用4.2 离散余弦变换及其应用4.3 数字滤波器的设计和实现4.4 谱估计和频谱分析方法5. 数字信号处理应用实例5.1 语音信号处理与识别5.2 视频信号处理与压缩5.3 生物医学信号处理5.4 通信信号处理和调制技术四、教学方法1. 前导知识激发：通过提问、引发思考等方式调动学生的学习兴趣，激发他们的前导知识。
2. 理论授课与案例分析：讲解数字信号处理的基本概念、原理和常用算法，并通过一些实际案例进行解析和分析。
3. 实验与实践操作：安排一定数量的小组实验和实践操作，让学生亲自动手实践和体验数字信号处理的过程和效果。
4. 讨论与交流：安排学生进行小组讨论和交流，共同解决一些数字信号处理的问题和难题。
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卷积性噪声
信号和噪声频谱占据同一频段，靠经典的滤波方法难以
去除噪声。
目标：是从含有噪声的数据记录中估计出信号的某些特
征或信号本身。 种类：维纳滤波器、卡尔曼滤波器、线性预测、自适应
滤波器。
4
2.IIR和FIR滤波器
线性时不变系统的系统函数
M
br zr
H(z)
r0 N
ak zk
k0
若上式中，除a0外，其余ak均为零，则
第5章 IIR数字滤波器的设计
5.1 引言 5.2 模拟滤波器的设计 5.3 脉冲响应不变法 5.4 双线性变换法 5.5 数字高通、带通及带阻滤波器的设计 5.6 IIR数字滤波器的直接设计法 5.7本章涉及的MATLAB函数
1
5.1 引言
滤波器，顾名思义，是指能够使输入信号中某些频率分
量充分地衰减，同时保留那些需要的频率分量的一类系统。
0
π
（d）带阻
W 2π 2π
7
5.1.2 性能指标描述
滤波器的指标通常在频域给出。数字滤波器的频响一般 为复函数，表示为
H (e j ) | H (e j ) | e j ( )
其中，| H (e j ) | 称为幅频响应， ( ) 称为相频响应。
8
1.低通滤波器的性能指标
|H(ej)|
1 11
根据对不同信号的处理，滤波器可分为：
模拟滤波器——由硬件电路来实现；
x(n)
RF
y(n)
R
R1
- 延时
C
+
+
R
a
C
数字滤波器——把输入序列通过一定的运算变换成所要求
的输出序列，实质上就是一个离散时间系统。
2
5.1.1 数字滤波器的分类
1.经典滤波器和现代滤波器
经典滤波器
x(n) s(n) v(n)
通带波动
均匀过渡
通带 过渡带
2
0
p
s
阻带
p s
p
—— 通带截止频率 —— 阻带截止频率
通带 1 1 | H (e jω ) | 1
阻带 | H (e jω ) | 2
p
20 lg 1
1 1
20 lg
|
1 H (e jp ) |
s
20 lg 1
2
1 20 lg | H (e js ) |
通带（允许的）最大衰减 阻带（应达到的）最小衰减
p ,s,p ,s, fs
LP/HP
p1 ,p2 ,s1 ,s2 ,p ,s , fs
BP/BS
2.设计一个H(z)，使 | H (e jω ) |
满足给定的 技术要求
（1）零极点位置累试 （2）利用模拟滤波器的理论 （3）最优化设计
没有考虑相位
3.用一个有限精度的算法去实现这个系统函数。
11
数字IIR滤波器设计的具体步骤：
|H(jW)|
低 通AF频带处于2π的整数倍处，而高频频带处于π的奇数倍
附近。
0
（a）低通
W
0
（b）高通
W
|H(jW)|
|H(jW)|
DF
0
（c）带通
|H(ej)|
2π
π
0
π
（a）低通
|H(ej)|
2π
π
0
π
（c）带通
W
2π
2π
2π
2π
0
（d）带阻
|H(ej)|
π
0
π
（b）高通
|H(ej)|
π
给定数字滤波器的技术指标 p ,s ,p ,s （更多）
转换成模拟滤波器的技术指标 Wp , Ws ,p ,s （更多）
转换成模拟低通滤波器的技术指标 p , s ,p ,s
设计模拟低通滤波器 G( p)
归一化（原型） 滤波器
得到模拟低通、高通、带通、带阻滤波器 H (s)
得到数字低通、高通、带通、带阻滤波器 H (z)
加法性噪声
信号中有用和无用成分，各自占有不同的频带，通过一
个线性系统可将v(n)有效去除。
|X(ej)|
|H(ej)|
|Y(ej)|
有用 无用
0 c
0 c
0 c
Y (e j ) X (e j )H (e j )
3
现代滤波器
x(n) s(n)v(n)
乘法性噪声
x(n) s(n)* v(n)
能迅速衰减，但通带或阻带有波纹。
0
5
-20 0
-40
-5
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
（3）椭圆（Ellipse）滤波器
通带和阻带等波纹。
0
5
-20
-40
0
-60
-80
-5
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
15
（4）贝塞尔（Bessel）滤波器
着重相频响应，通带内有较好的线性相位。
0
5
-10
-20
0
-30
-40
-5
01ຫໍສະໝຸດ 2340
1
2
3
4
17
5.2.1 由幅度平方函数来确定传输函数
模拟滤波器幅度响应常用幅度平方函数 | Ha ( jW) |2来表
示，即
|
Ha(
jW)
|2
Ha(
jW
)
H
* a
(
jW)
由于滤波器冲激响应 ha (t )是实函数，因而 Ha ( jW)具有共轭
设计技术指标转换成模拟低通滤波器的设计指标，设计出模 拟低通滤波器的原型，然后进行映射（原型变换）。
2.常用的模拟滤波器 （1）巴特沃斯（Butterworth）滤波器 通带具有最大平坦度，但从通带到阻带衰减较慢。
0
5
-20 0
-40
-5
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
14
（2）切比雪夫（Chebyshev）滤波器
第5章 IIR数字滤波器的设计
5.1 引言 5.2 模拟滤波器的设计 5.3 脉冲响应不变法 5.4 双线性变换法 5.5 数字高通、带通及带阻滤波器的设计 5.6 IIR数字滤波器的直接设计法 5.7本章涉及的MATLAB函数
13
5.2 模拟滤波器的设计
1.为何要设计模拟低通滤波器？ 由模拟滤波器设计数字滤波器，必须先将数字滤波器的
3.低通、高通、带通、带阻滤波器 从功能上，数字滤波器可分为低通（LP，Low
Pass）、高通（HP，High Pass）、带通（BP，Band Pass） 和带阻（BS，Band Stop）四种类型。
6
注意：数字滤波器与模拟滤波器的区别
数字滤波器的频率响应都是以2π为周期的，滤波器的
|H(jW)|
H (z)
1 a0
M
br z r
r0
其z反变换
h(n)
1 a0
M
br
r0
(n
r)
—— 长度为M+1的有限长序列
5
此时的系统称为有限长单位脉冲响应（FIR，Finite Impulse Response）系统。
反之，h(n)是无限长序列，系统称为无限长单位脉冲响 应（IIR，Infinite Impulse Response）系统。
2.带通滤波器的性能指标
|H(ej)| 1 11
均匀过渡
2 0
s1 p1 0 p2 s2
p
（1）通带下限、上限截止频率 p1、p2 ； （2）阻带截止频率（ s1、s2 ）； （3）通带频率处的衰减 p 和阻带频率处的衰减 s 。
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5.1.3 设计方法
设计一个数字滤波器一般包括三个基本步骤： 1. 确定所设计滤波器的技术指标。