吉林大学珠海学院 课程教学大纲 课程名称：数字信号处理 适用专业：17级电子系 课程类别：专业必修课 制订时间：2019-2-27 电子信息工程学院制
吉林大学珠海学院 课 程 教 学 大 纲 课 程 名 称： 数字信号处理 适 用 专 业：17 级电子系 课 程 类 别：专业必修课 制 订 时 间： 2019-2-27 电子信息工程学院 制
《数字信号处理》课程教学大纲 一、课程编号：033320 二、前修课程：信号与系统 三、学分：3学分 四、学时：50学时 五、课程性质与任务： 1.课程性质：本课程是电子专业的专业必修课 2.课程任务： 本课程是电子信息专业本科生学生专业必修课程，也可做为相近 专业本科，大专生的必修课或选修课程。与本课程密切相关的有信号 与系统、工程数学等，书中有些内容，如差分方程、Z变换等，可以 根据学生的已有基础情况，作适当的省略或者补充。 基本内容： 本课程第一、二章是全书的基础内容。采样定理、时域离散系 统的时域和频域分析以及系统对输入信号的响应是重要的基本内容。 第三、四章DFT、FT是数字信号处理的重要数学工具，它有广泛的 使用内容。数字滤波器的基本理论和设计方法是数字信号处理技术的 重要内容。应重点掌握IIR和FIR两种不同的数字滤波器的基本设计 方法。 六、课程教学基本要求 理论课42学时；实验课8学时；笔试：闭卷
《数字信号处理》课程教学大纲 一、课程编号：033320 二、前修课程： 信号与系统 三、学 分：3 学分 四、学 时：50 学时 五、课程性质与任务： 1．课程性质：本课程是电子专业的专业必修课 2．课程任务： 本课程是电子信息专业本科生学生专业必修课程，也可做为相近 专业本科，大专生的必修课或选修课程。与本课程密切相关的有信号 与系统、工程数学等，书中有些内容，如差分方程、Z 变换等，可以 根据学生的已有基础情况，作适当的省略或者补充。 基本内容： 本课程第一、二章是全书的基础内容。采样定理、时域离散系 统的时域和频域分析以及系统对输入信号的响应是重要的基本内容。 第三、四章 DFT、FFT 是数字信号处理的重要数学工具，它有广泛的 使用内容。数字滤波器的基本理论和设计方法是数字信号处理技术的 重要内容。应重点掌握 IIR 和 FIR 两种不同的数字滤波器的基本设计 方法。 六、课程教学基本要求 理论课 42 学时；实验课 8 学时；笔试:闭卷
七、学时分配表 教学内容（章） 理论学时实验学时习题课其它备注 绪论及时域离散信号和时域离散系统 4 时域离散信号和系统的频域分析 6 2 离散傅立叶变换(DT) 6 快速傅立叶变换(FT) 6 2 时域离散系统的基本网络结构与状态 变量分析法 6 无限脉冲响应数字滤波器的设计 2 有限脉冲响应数字滤波器的设计 4 2 测验，考试 2 八、课程教学基本内容： 第一章时域离散信号和时域离散系统（理论一4学时） 教学要求：掌握数字信号处理中的一些基本概念，基本原理和基本分 析、计算、设计方法了解数字信号处理的基本概念，基 本实现方法及其特点 教学内容： 1.时域离散信号：序列的定义，几种表示方法，常用的典型序列， 周期序列。对于任意序列，它可表示成单位取样序列6 (n)的移位加权的形式 序列的计算 2.时域离散系统：时域离散系统的定义：线性系统的概 念和条件；时不变系统的概念和条件： 线性时不变系统的概念和条件：线性时不变系统输入与 输出之间的关系；系统的因果性：系统的稳定性。 3.时域离散系统的输入输出描述法一一线性常系数差分方程：线性 常系数差分方程的一般形式：线性常系数差分方程的求
七、学时分配表 教学内容(章) 理论学时 实验学时 习题课 其它 备注 绪论及时域离散信号和时域离散系统 4 时域离散信号和系统的频域分析 6 2 离散傅立叶变换（DFT） 6 快速傅立叶变换（FFT） 6 2 2 时域离散系统的基本网络结构与状态 变量分析法 6 无限脉冲响应数字滤波器的设计 4 2 有限脉冲响应数字滤波器的设计 4 2 2 测验，考试 2 八、课程教学基本内容： 第一章 时域离散信号和时域离散系统（理论-4 学时） 教学要求：掌握数字信号处理中的一些基本概念，基本原理和基本分 析、计算、设计方法了解数字信号处理的基本概念，基 本实现方法及其特点 教学内容： 1．时域离散信号： 序列的定义，几种表示方法，常用的典型序列， 周期序列。对于任意序列，它可表示成单位取样序列δ （n）的移位加权的形式 序列的计算 2．时域离散系统：时域离散系统的定义；线性系统的概 念和条件；时不变系统的概念和条件； 线性时不变系统的概念和条件；线性时不变系统输入与 输出之间的关系；系统的因果性；系统的稳定性。 3．时域离散系统的输入输出描述法——线性常系数差分方程：线性 常系数差分方程的一般形式；线性常系数差分方程的求
解方法 4.模拟信号数字处理方法：用数字方法处理模拟信号的一般过程； 采样信号与模拟信号在时域中的关系：采样信号的频谱 与模拟信号频谱之间的关系：频域周期延拓的概念：时 域采样定理的内容：如何由采样信号恢复原模拟信号的 方法，内插函数。 第二章时域离散信号和系统的频域分析（理论一6学时） 教学要求：掌握周期序列的离散傅立叶级数的表达式，序列的频谱， 采样信号的频谱，模拟信号的频谱三者之间的关系。 教学内容： 1.序列的FT的定义及性质：定义：存在条件：序列FT反变换的定 义；矩形序列R(n)的FT计算；序列 FT的性质。 2.周期序列的离散傅立叶级数及傅立叶变换表达式 3,时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号傅立叶变换之间的关系 4.序列的Z变换：定义及其存在条件：Z变换收敛域的概念：Z变换 与T之间的关系；序列特性与收敛域 之间的关系；矩形序列的Z变换的计算 及其特点：逆Z变换的概念：逆Z变换 的计算方法：典型序列的Z变换：Z变 换的性质；利用Z变换解差分方程 5.利用Z变换分析信号和系统的频域特性 第三章离散傅立叶变换(DFT)(理论一6学时)
解方法 4．模拟信号数字处理方法：用数字方法处理模拟信号的一般过程； 采样信号与模拟信号在时域中的关系；采样信号的频谱 与模拟信号频谱之间的关系；频域周期延拓的概念；时 域采样定理的内容；如何由采样信号恢复原模拟信号的 方法，内插函数。 第二章 时域离散信号和系统的频域分析（理论-6 学时） 教学要求：掌握周期序列的离散傅立叶级数的表达式，序列的频谱， 采样信号的频谱，模拟信号的频谱三者之间的关系。 教学内容： 1．序列的 FT 的定义及性质：定义；存在条件；序列 FT 反变换的定 义；矩形序列 RN（n）的 FT 计算；序列 FT 的性质。 2．周期序列的离散傅立叶级数及傅立叶变换表达式 3．时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号傅立叶变换之间的关系 4．序列的 Z 变换：定义及其存在条件；Z 变换收敛域的概念；Z 变换 与 FT 之间的关系；序列特性与收敛域 之间的关系；矩形序列的 Z 变换的计算 及其特点；逆 Z 变换的概念；逆 Z 变换 的计算方法；典型序列的 Z 变换；Z 变 换的性质；利用 Z 变换解差分方程 5．利用 Z 变换分析信号和系统的频域特性 第三章 离散傅立叶变换（DFT）（理论-6 学时）
教学要求：掌握：离散傅立叶变换的基本性质，频率采样定理 教学内容： 1.傅立叶变换的定义：DFT与DFT的定义；矩形序列的N点DFT计 算；DFT与Z变换，T三者之间的关系；DFT 的隐含周期性 2.离散傅立叶变换的基本性质：线性性质；循环移位性质：循环卷 积定理；复共轭序列的DFT;DFT的共 轭对称性： 3.频率域采样：频率采样定理 4.DFT的应用举例：利用DFT计算线性卷积的方法：用DFT对连续 信号进行谱分析的方法： 用DFT对序列进行谱分析：对周期序列 的谱分析不作要求。 第四章快速傅立叶变换（理论6学时）一习题课2学时 教学要求：掌握：基2FT算法；进一步减少运算量的措施 教学内容： 1.基2FFT算法：直接计算DFT的特点以及减少运算量的基本途径： 周期序列W“=e2xn 的性质；时域抽取基F℉T算法的基本原理：频域 抽取基2FFT算法 2.进一步减少运算量的措施：采用多类蝶形单元运算；旋转因子的 生成方式：实序列的FT算法 第五章：时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法
教学要求：掌握：离散傅立叶变换的基本性质，频率采样定理 教学内容： 1．傅立叶变换的定义：DFT 与 DFT 的定义；矩形序列的 N 点 DFT 计 算；DFT 与 Z 变换，FT 三者之间的关系；DFT 的隐含周期性 2．离散傅立叶变换的基本性质：线性性质；循环移位性质；循环卷 积定理；复共轭序列的 DFT；DFT 的共 轭对称性； 3．频率域采样：频率采样定理 4．DFT 的应用举例：利用 DFT 计算线性卷积的方法；用 DFT 对连续 信 号 进 行 谱 分 析 的 方 法 ； 用 DFT 对序列进行谱分析；对周期序列 的谱分析不作要求。 第四章 快速傅立叶变换（理论-6 学时）-习题课 2 学时 教学要求：掌握：基 2FFT 算法；进一步减少运算量的措施 教学内容： 1．基 2FFT 算法：直接计算 DFT 的特点以及减少运算量的基本途径； 周期序列 W kn N=e-j2πkn/N 的性质；时域抽取基 2FFT 算法的基本原理；频域 抽取基 2FFT 算法 2．进一步减少运算量的措施：采用多类蝶形单元运算；旋转因子的 生成方式；实序列的 FFT 算法 第五章：时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法
(理论6学时) 教学要求：掌握用信号流图表示网络结构：IIR系统的基本网络结构： FIR系统的基本网络结构 教学内容： 1.用信号流图表示网络结构：信号流图的感念；FIR网络的概念及 特点：IIR网络的概念及特点 2.IIR系统的基本网络结构：直接型：级联型：并联型： 3.FIR系统的基本网络结构：重点掌握直接型。 第六章：无限脉冲响应数字滤波器的设计（理论一4学时） 教学要求：掌握数字滤波器的概念：模拟滤波器的设计；用脉冲响应 不变法设计IIR数字低通滤波器；用双线性变换法设计 IIR数字低通滤波器。 教学内容： 1.数字滤波器的概念：数字滤波器的分类方法；数字滤波器的技术 要求；了解数字滤波器的设计方法概述。 2.模拟滤波器的设计：模拟低通滤波器的性能指标及逼近方法：巴 特沃斯低通滤波器的设计方法：切比雪夫滤波器的设计方 法。 3.用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器：映射关系Z=e"表达 式及其特点：优缺点。 4.用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器：映射关系表达式及其 特点；优缺点；利用模拟滤波器设计IIR数字低通滤波器 的步骤。 第七章：有限脉冲响应数字滤波器的设计 （(理论一4学时)习题复习课-2学时
（理论-6 学时） 教学要求：掌握用信号流图表示网络结构；IIR 系统的基本网络结构； FIR 系统的基本网络结构 教学内容： 1．用信号流图表示网络结构：信号流图的感念；FIR 网络的概念及 特点；IIR 网络的概念及特点 2．IIR 系统的基本网络结构：直接型；级联型；并联型； 3．FIR 系统的基本网络结构：重点掌握直接型。 第六章：无限脉冲响应数字滤波器的设计（理论-4 学时） 教学要求：掌握数字滤波器的概念；模拟滤波器的设计；用脉冲响应 不变法设计 IIR 数字低通滤波器；用双线性变换法设计 IIR 数字低通滤波器。 教学内容： 1．数字滤波器的概念：数字滤波器的分类方法；数字滤波器的技术 要求；了解数字滤波器的设计方法概述。 2．模拟滤波器的设计：模拟低通滤波器的性能指标及逼近方法；巴 特沃斯低通滤波器的设计方法；切比雪夫滤波器的设计方 法。 3．用脉冲响应不变法设计 IIR 数字低通滤波器：映射关系 Z=e ST表达 式及其特点；优缺点。 4．用双线性变换法设计 IIR 数字低通滤波器：映射关系表达式及其 特点；优缺点；利用模拟滤波器设计 IIR 数字低通滤波器 的步骤。 第七章：有限脉冲响应数字滤波器的设计 （理论-4 学时）习题复习课-2 学时
教学要求：掌握线性相位FIR数字滤波器的条件和特点：利用窗函数 法设计FIR滤波器：IIR和FIR数字滤波器的比较。 教学内容： 1.线性相位FIR数字滤波器的条件和特点：线性相位条件：第一类 线性相位条件；第二类线性相位特点；线性相位FIR滤波 器幅度特性Hg(w)的特点：线性相位FIR滤波器零点分布 特点：线性相位FIR滤波器网络结构（了解） 2.利用窗函数法设计FIR滤波器：理想频率特性：加窗处理的概念： 加矩形窗时，频率中的Gibbs效应：对窗函数迭取的两点 基本要求：用窗函数设计FIR滤波器的步骤。 3.IIR和FIR数字滤波器的比较：从性能方面；从结构方面：从设 计工具方面。 九、实验部分： 1.离散时间系统分析(2学时)。2.离散系统的Z域分析(2学时) 3.IIR数字滤波器的设计(2学时) 4.FIR数字滤波器的设计(2学时) 十、教材及参考书 教材：《数字信号处理》高西全丁玉美西安电子科技大学 第三版 参考书：《数字信号处理一一理论、算法与实现》胡广书 清华大学出版社 1997 《数字信号处理》程佩青清华大学出版社2001 执笔：刘梦亭 审定： 2019-2-27
教学要求：掌握线性相位 FIR 数字滤波器的条件和特点；利用窗函数 法设计 FIR 滤波器；IIR 和 FIR 数字滤波器的比较。 教学内容： 1．线性相位 FIR 数字滤波器的条件和特点：线性相位条件；第一类 线性相位条件；第二类线性相位特点；线性相位 FIR 滤波 器幅度特性 Hg(w)的特点；线性相位 FIR 滤波器零点分布 特点；线性相位 FIR 滤波器网络结构（了解） 2．利用窗函数法设计 FIR 滤波器：理想频率特性；加窗处理的概念； 加矩形窗时，频率中的 Gibbs 效应；对窗函数迭取的两点 基本要求；用窗函数设计 FIR 滤波器的步骤。 3. IIR 和 FIR 数字滤波器的比较：从性能方面；从结构方面；从设 计工具方面。 九、实验部分： 1.离散时间系统分析（2 学时）。 2.离散系统的 Z 域分析（2 学时） 3.IIR 数字滤波器的设计（2 学时） 4.FIR 数字滤波器的设计（2 学时） 十、教材及参考书 教材：《数字信号处理》高西全丁玉美 西安电子科技大学 第三版 参考书：《数字信号处理——理论、算法与实现》 胡广书 清华大学出版社 1997 《数字信号处理》 程佩青 清华大学出版社 2001 执笔：刘梦亭 审定： 2019-2-27