數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)大綱

數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)大綱課程英文名DigitalSignalProcessing課程代碼J0702Z48學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)任選先修課程高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)適用專業(yè)聲學(xué)開課學(xué)院理學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《數(shù)字信號(hào)處理》課程是聲學(xué)本科專業(yè)選修課。本課程任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生建立“數(shù)字信號(hào)處理”的基本概念，了解離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域及頻域分析，掌握采用離散傅里葉變換分析、處理信號(hào)特性，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)常用數(shù)字濾波器，為從事聲信號(hào)處理以及通信、電子等方面研究工作打下基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)本課程將通過講課、練習(xí)、MATLAB仿真，使學(xué)生理解數(shù)字信號(hào)處理的基本理論、基本知識(shí)和基本方法。課程在簡(jiǎn)要地學(xué)習(xí)離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)理論的同時(shí)，密切聯(lián)系數(shù)字信號(hào)處理中的一些具體問題展開討論。掌握基本理論和計(jì)算方法理解系統(tǒng)流程，并運(yùn)用相關(guān)理論分析具體問題理解基本知識(shí)，掌握設(shè)計(jì)系統(tǒng)二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法1.教師講授和學(xué)生自學(xué)相結(jié)合，講練結(jié)合，采用多媒體教學(xué)手段為主，重點(diǎn)難點(diǎn)輔以板書；2.教師通過Matlab仿真，將課程中抽象概念展現(xiàn)，如通過FFT分析信號(hào)特性等；3.為加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，組織學(xué)生討論；4.作業(yè)練習(xí)。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章時(shí)域離散信號(hào)和時(shí)域離散系統(tǒng)（1）了解信號(hào)的分類；（2）熟悉離散時(shí)間信號(hào)的定義和表示、常用序列、序列的基本運(yùn)算，離散信號(hào)和系統(tǒng)的主要性質(zhì)，系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系描述；（3）掌握離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域分析方法，系統(tǒng)輸出響應(yīng)的求解，差分方程的遞推解法，序列的卷積運(yùn)算，時(shí)域采樣定理。第二章時(shí)域離散信號(hào)和系統(tǒng)的頻域分析（1）理解離散傅里葉變換（FT）的定義，熟悉序列FT的計(jì)算及其主要性質(zhì)；（2）掌握Z變換的計(jì)算和主要性質(zhì)，熟悉Z變換的收斂域及其與序列特性的關(guān)系，以及Z變換與FT的關(guān)系；（3）掌握時(shí)域離散線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析方法，深刻理解系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。了解系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和暫態(tài)響應(yīng)、相位延遲和群延遲等概念；（4）掌握時(shí)域離散線性時(shí)不變系統(tǒng)的z域分析方法，深刻理解離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及其零極點(diǎn)分布，熟悉零極點(diǎn)分布與系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性關(guān)系、零極點(diǎn)分布對(duì)系統(tǒng)頻率特性的影響、差分方程的Z變換解法等；（5）了解最小相位系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)和頻率響應(yīng)特性。第三章離散傅里葉變換（1）熟悉DFT的定義及主要性質(zhì)，深刻理解FT、ZT和DFT之間的關(guān)系（2）掌握序列DFT的計(jì)算、循環(huán)卷積的計(jì)算。（3）深刻理解頻域采樣的概念，掌握頻域采樣定理。（4）掌握用DFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析。第四章快速傅里葉變換（1）理解FFT的基本概念，（2）掌握時(shí)域抽取基2-FFT算法和頻域抽取基2-FFT算法。第五章時(shí)域離散系統(tǒng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（1）熟悉數(shù)字濾波器的分類，以及濾波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信號(hào)流圖表示；（2）掌握IIR數(shù)字濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)；（3）掌握FIR數(shù)字濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)；（4）了解數(shù)字信號(hào)處理中誤差的主要來源和誤差分析的基本方法。第六章無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)（1）熟悉數(shù)字濾波的基本概念、數(shù)字濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)及其物理意義；（2）掌握巴特沃斯和切比雪夫模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)方法和IIR數(shù)字低通濾波器的脈沖響應(yīng)不變?cè)O(shè)計(jì)法、雙線性變換法設(shè)計(jì)方法。（3）了解模擬和數(shù)字濾波器的頻率變換、IIR數(shù)字濾波器的直接設(shè)計(jì)方法。第七章有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)（1）熟悉線性相位FIR數(shù)字濾波器的時(shí)域特點(diǎn)、頻域特點(diǎn)和零極點(diǎn)分布；（2）掌握線性相位FIR數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法和頻率采樣設(shè)計(jì)法；（3）了解IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用場(chǎng)合。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)第一章時(shí)域離散信號(hào)和時(shí)域離散系統(tǒng)4課前預(yù)習(xí)、課后完成作業(yè)1第二章時(shí)域離散信號(hào)和系統(tǒng)的頻域分析6課前預(yù)習(xí)、討論、作業(yè)1，2第三章離散傅里葉變換(DFT)6課前預(yù)習(xí)、matlab仿真驗(yàn)證1，2第四章快速傅里葉變換(FFT)2課前預(yù)習(xí)、完成作業(yè)1第五章時(shí)域離散系統(tǒng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)4課前預(yù)習(xí)、完成作業(yè)1第六章無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)6課前預(yù)習(xí)、完成作業(yè)1，2，3第七章有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)4課前預(yù)習(xí)、完成作業(yè)1，2，3六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)等按時(shí)上課、積極討論，認(rèn)真完成作業(yè)30%期末考核閉卷獨(dú)立完成70%考核類別考查成績(jī)登記方式百分制八、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：1.《數(shù)字信號(hào)處理》，高西全、丁玉美編，西安電子科技大學(xué)出版社，2016年4月，第四版。（二）主要參考書：1.《