数字信号处理教学大纲

数字信号处理教学大纲

物理与信息工程系物理学专业（电子信息工程）《数字信号处理》

课程教学大纲

一、课程基本信息课程中文名称数字信号处理课程英文名称 Digital Signal Processing 课程编号课程模块开课单位开课学期学时实验学时先修课程教材选用 106132130 专业课程（专业教育）

物理与信息工程系 5 48 12 适用专业物理学（电子信息工程）

课程类别专业选修教研室电子教研室考核方式考查理论学时 36 学分 3 《高等数学》、《概率论》、《线性代数》、《信号与系统》吴镇扬.数字信号处理.高等教育出版社，20xx年9月第一版二、课程简介

《数字信号处理》课程是信息工程本科专业必修课，它是在学生学完了高等数学、概率论、线

性代数、复变函数、信号与系统等课程后，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。

三、课程目标

课程目标 1．掌握常用典型序列、采样及内插，理解频谱混叠现象及其产生原因、奈奎斯特采样频率。 2．掌握离散时间系统的线性、时不变性、因果性和稳定性。 3．掌握快速傅里叶变换的基本算法。了解Chirp－Z变换的物理意义及算法实现，FFT 在二维DFT的应用。 4．掌握全通函数及滤波器的数字域变换方法。 5．理解FIR滤波器线性相位的条件及几种情况下的幅度特性，掌握四种线性相位FIR滤波器及它们各适合设计何哪些选频滤波器。

对应的专业培养目标 1．培养学生进行四种线性相位FIR滤波器的设计能力。 2．培养学生利用模拟滤波器设计数字滤波器的能力。 3．培养学生对离散时间信号进行傅里叶变换（DTFT）、z变换及它们的反变换的能力。 1

课程目标 6．掌握数字系统的信号流图表示法、Mason公式，掌握IIR、FIR数字滤波器的主要结构及其优缺点。 7．了解采样率转换的基本原理和抽取与内插的FIR结构及过采样技术。对应的专业培养目标四、课程重难点

课程重点课程难点 1. 典型离散时间信号及其运算，采样及内插，频谱混叠现象，奈奎斯特采样定理，离散时间信号的傅里叶变换（DTFT）、z变换及它们的反变换，变换的特性, z变换与DTFT变换的关系，离散时间系统的线性、时不变性、因果性和稳定性，离散时间系统的频率响应和系统函数。 2.离散傅里叶变换

的物理意义及特性，周期卷积，1.采样及内插。循环卷积，利用DFT做连续信号的频谱分析过程2.离散傅里叶变换的物理意义，快速傅里叶变换。中可能出现的问题及解决方法，快速傅里叶变换。 3.利用模拟滤波器设计数字滤波器的方法。 3.利用模拟滤波器设计数字滤波器的方法，从低通4.窗口设计法、频率采样设计法。 5. 数字系统的信号流图表示法、Mason公式，A/D数字滤波器到各种数字滤波器的频率变换。转换的量化效应及量化噪声通过线性系统。 4. FIR滤波器线性相位的条件及几种情况下的幅度特性，四种线性相位FIR滤波器，窗口设计法、频率采样设计法，最优准则，IIR及FIR滤波器的优缺点。 5.数字系统的信号流图表示法、Mason公式，IIR、FIR数字滤波器的主要结构及其优缺点，量化与量化误差，A/D转换的量化效应及量化噪声通过线性系统。五、教学方式与方法

教学方式与方法学时占比讲授法教学 24 教学方式与方法学时占比 12 教学方式与方法学时占比 12 25% 50% 上机操作25% 示范教学六、考核形式及成绩评定

平时考核作业期末考核课程报告成绩评定评价方式占比评价方式占比评价方式占比 20% 10% 出勤率 60% 10% 上机操作平时成绩（40%）+期末成绩（60%）

2

七、教学内容及学时分配

课次学时章目名称教学内容及教学目标教学方式评价方式 1 3 掌握常用典型序列：单位脉冲序列、单位阶跃序列、矩形序列、实指数序列、复指数序列及其基本运算，会计第一章离散时间算周期性序列的周期、实序列的奇偶信号与系统部分。掌握采样及内插，理解频谱混叠现象及其产生原因、奈奎斯特采样频率。讲授、示范出勤、课堂参与度 2 3 掌握离散时间信号的傅里叶变换（DTFT）、z变换及它们的反变换，变换的特性, z 变换与DTFT变换的关系。掌握离散时间系统的线性、时不变性、第一章离散时间讲授、示范、出勤、操作情因果性和稳定性。信号与系统操作况、作业理解离散时间系统的频率响应和系统函数，会根据差分方程求系统的频响和系统函数，了解系统函数的零极点表示法。了解离散傅里叶级数及其基本性质，第二章离散傅里掌握周期卷积，理解离散傅里叶变换叶变换及其快速的物理意义及特性，掌握离散傅里叶算法变换、循环卷积。 3 3 讲授、示范、出勤、操作情操作况、作业 4 3 理解利用DFT 做连续信号的频谱分析第二章离散傅里过程中可能出现的混叠、泄漏、栅栏讲授、示范、出勤、操作情叶变换及其快速效应、分辨率等问题及解决方法。操作况、作业算法掌握快速傅里叶变换的基本算法，熟第二章离散傅里练掌握基2FFT。了解Chirp －Z变换的讲授、示范、出勤、操作情叶变换及其快速物理意义及算法实现，FFT在二维DFT操作况、作业算法的应用。第二章离散傅里了解FFT应用中的几个问题，掌握互相关函数的定

义。讲授、示范、出勤、操作情叶变换及其快速操作况、作业算法了解滤波器设计中常用的几个指标，第三章无限长单滤波器设计的常用方法。讲授、示范、出勤、操作情操作况、作业位脉冲响应（IIR）理解利用模拟滤波器设计数字滤波器时平面变换必须满足的基本要求。了3

5 3

6 3

7 3

课次学时章目名称教学内容及教学目标教学方式评价方式滤波器的设计方解脉冲响应不变法，掌握双线性变换法。法第三章无限长单了解几种主要模拟滤波器的特性及设计方法，掌握由模拟原型滤波器变换位脉冲响应（IIR）成相应的数字滤波器的方法。讲授、示范、出勤、操作情操作况、作业滤波器的设计方法第三章无限长单9 3 位脉冲响应（IIR）掌握全通函数及滤波器的数字域变换滤波器的设计方方法。法第四章有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器的设计方法 .理解FIR滤波器线性相位的条件及几种情况下的幅度特性，掌握四种线性讲授、示范、出勤、操作情相位FIR滤波器及它们各适合设计何操作况、作业

哪些选频滤波器。讲授、示范、出勤、操作情操作况、作业 8 3 10 3 11 3 第四章有限长单位脉冲响应掌握窗口设计法的步骤及各种窗口的（FIR）滤波器的性能。设计方法第四章有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器的设计方法讲授、示范、出勤、操作情操作况、作业 12 3 掌握频率采样设计法。理解两种最优准则，了解FIR滤波器讲授、示范、出勤、操作情的最优化设计