广东海洋大学：《数字信号处理 Digital Signal Processing》课程教学资源（电子教案）

广东海洋大学 教师教案 (2006~2007学年第二学期) 课程名称： 数字信号处理 英文名称： Digital Signal Processing 课程编号： 1610056 课程类别：专业方向课学分： 3 总学时： 54 理论学时：44实验学时： 10 授课班级： 电子1041-1044 使用教材：数字信号处理，吴镇扬编著。普通高等教育“十 五”国家级规划教材，高等教育出版社 任课教师： 张培珍 职称： 副教授 所在单位：信息学院院系 院系（部处 电子 系 教务处制

广 东 海 洋 大 学 教 师 教 案 （ 2006 ～ 2007 学年 第 二 学期） 课程名称： 数字信号处理 英文名称： Digital Signal Processing 课程编号： 1610056 课程类别： 专业方向课 学分： 3 总 学 时： 54 理论学时： 44 实验学时： 10 授课班级： 电子 1041-1044 使用教材： 数字信号处理，吴镇扬 编著。普通高等教育“十 五”国家级规划教材，高等教育出版社 任课教师： 张培珍 职称: 副教授 所在单位： 信息学院 院系 院系(部处) 电子 系 教 务 处 制

教案填写说明 教案按每一大节课进行编写，其进度应与授课计划相同。教案可以是打印稿也可以 是手写稿。有关部分填写要求如下： 1、课程类别（封面）：包括公共课、学科基础课、专业基础课、专业方向课、实践性 教学环节、实验课、专业任选课、公选课。 2、课堂教学目的及要求：本大节课（本次课）的教学目的及要求。 3、课堂教学重点及难点：指根据教学大纲要求，确定课堂教学知识信息的重点、 难点。 4、教学过程：这是整个教案的主体部分，既体现出教学活动的逻辑程序，又要划 分出若干环节或步骤，并考虑到它们的时间分配、具体方法的应用，相互间的衔接、过 渡，以及教学过程与板书的协调等等，充分反映教师教学设计思想，体现教师的教学经 验和风格。 5、教学方法及手段：指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、 音像讲解等。 6、课后作业与思考题：指本大节课（本次课）结束后需要布置的作业与思考题。 7、课后小结：课后自我总结分析是对课程教学中教学环节的设计、教学重点难点的把 握、教学方法的应用、师生双边活动的设计及教学效果等情况的总结与分析，为以后的教 学提供经验与参考

教案填写说明 教案按每一大节课进行编写，其进度应与授课计划相同。教案可以是打印稿也可以 是手写稿。有关部分填写要求如下： 1、课程类别（封面）：包括公共课、学科基础课、专业基础课、专业方向课、实践性 教学环节、实验课、专业任选课、公选课。 2、课堂教学目的及要求：本大节课（本次课）的教学目的及要求。 3、课堂教学重点及难点：指根据教学大纲要求，确定课堂教学知识信息的重点、 难点。 4、教学过程：这是整个教案的主体部分，既体现出教学活动的逻辑程序，又要划 分出若干环节或步骤，并考虑到它们的时间分配、具体方法的应用，相互间的衔接、过 渡，以及教学过程与板书的协调等等，充分反映教师教学设计思想，体现教师的教学经 验和风格。 5、教学方法及手段：指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、 音像讲解等。 6、课后作业与思考题：指本大节课（本次课）结束后需要布置的作业与思考题。 7、课后小结：课后自我总结分析是对课程教学中教学环节的设计、教学重点难点的把 握、教学方法的应用、师生双边活动的设计及教学效果等情况的总结与分析，为以后的教 学提供经验与参考

第1次课2学时 教师教案 授课章绪论 节 授课方 ■理论课 口讨论课口实验课口习题课口其他 式 课堂教、 明确学习本课程的目的任务和要求以及方法： 学 2、 熟悉信号、系统的概念及其分类： 目的及3、 熟悉数字信号处理的概念及数字信号处理系统的组成及其分类： 要求4、了解数字信号处理的特点、应用领域以及今后的研究方向。 课堂教 重点：信号、系统的概念与分类 学 难点：数字信号处理系统各个组成模块的功能：模数转换的原理和意义 重点及 难点 教学过 教学过程 教学方法及手段

第 1 次课 2 学时 教 师 教 案 授课章 节 绪论 授课方 式 ■理论课 □讨论课 □实验课 □习题课 □其他 课堂教 学 目的及 要求 1、明确学习本课程的目的任务和要求以及方法； 2、熟悉信号、系统的概念及其分类； 3、熟悉数字信号处理的概念及数字信号处理系统的组成及其分类； 4、了解数字信号处理的特点、应用领域以及今后的研究方向。 课堂教 学 重点及 难点 重点：信号、系统的概念与分类 难点：数字信号处理系统各个组成模块的功能；模数转换的原理和意义 教学过 教学过程 教学方法及手段

程 1、课程介绍：教材、学时分配、先修课程、参考文献、参考 举例讲解、多媒 网站等 体讲解、模型讲 (1)数字信号处理，吴镇扬编著，普通高等教育“十五”国 解，音像讲解； 家级规划教材，高等教育出版社 (2)向学生展示教学计划，让学生对本课程有总体了解 (3)强调学习本课程的重要性，它与概率统计，高等数学， 信号与系统、Matlab语言等多门课程的相关性 (4)强调网络可以作为更为理想的学习资料来源，并提供参 考网站： http://www.cw.njupt.edu.cn/dsp/ http://cddz.ccu-edu.cn/dsp/index.htm 2、 本课程的核心内容及相互关系介绍： 离散时间线性移不变系统理论 和离散傅立叶变换DFT 二维处理 数字滤波 频谱分析 FIR滤波器数字 IIR滤波器数字 FFT 逼近和综合 逼近和综合 量化理论 FR实现 IIR实现 用FFT方 统计的频 法滤波 谱分析 应用 频谱分析的实现

程 1、课程介绍：教材、学时分配、先修课程、参考文献、参考 网站等 （1）数字信号处理，吴镇扬 编著，普通高等教育“十五”国 家级规划教材，高等教育出版社 （2）向学生展示教学计划，让学生对本课程有总体了解 （3）强调学习本课程的重要性，它与概率统计，高等数学， 信号与系统、Matlab语言等多门课程的相关性 （4）强调网络可以作为更为理想的学习资料来源，并提供参 考网站： http://www.cw.njupt.edu.cn/dsp/ http://cddz.ccu-edu.cn/dsp/index.htm 2、 本课程的核心内容及相互关系介绍： 举例讲解、多媒 体讲解、模型讲 解，音像讲解；

3、 信号、系统和信号处理：信号定义与分类：系统定义与分 类：信号处理的本质与分类 以具体的信号举例来说明：模拟信号，离散时间信号，数字信 号等分类方式 4 受2 10 15 10 10 15 -Digital Music:CD.DAT.DCC.MD.nd nw MP3 m(though digital) 000 00 0 o d 4、 数字信号处理系统：数字信号处理系统的简单方框图以及 各组成的功能：数字信号处理的实现方法 xa(t] 前置 A/D x(n 数字 v(n D/A 模拟 ya(t) 预 转换 信号 转换 滤波 处理 提问：请思考前置预滤波器主要功能是什么？

3、 信号、系统和信号处理：信号定义与分类；系统定义与分 类；信号处理的本质与分类 以具体的信号举例来说明：模拟信号，离散时间信号，数字信 号等分类方式 4、 数字信号处理系统：数字信号处理系统的简单方框图以及 各组成的功能；数字信号处理的实现方法 提问：请思考前置预滤波器主要功能是什么？ 前置 预 滤波 器 A/D 转换 器 数字 信号 处理 器 D/A 转换 器 模拟 滤波 器 xa(t) x(n ya(t) ) y(n )

5、 数字信号处理的研究内容 概括说明：数字信号处理是把信号用数字或符号表示的 序列，通过计算机或专用信号处理设备，用数值计算的方法 对信号进行采集、变换、压缩、增强、估值、识别等加工处 理，以达到提取有用信息和便于应用的目的。总之，凡是用 数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计和识别 等都是数字信号处理的研究对象。 6、数字信号处理的特点：优点、缺点和局限性 精度高；灵活性高；可靠性高：容易集成；时分复用；可获 得高性能指标：便于二维与多维处理：局限性 7、应用 强调数字信号处 理技术已经升入到我们生活的各个领域 各个方面，如经典信号处理；现代信号处理；语音处理：图 像/图形；军事；仪器仪表；自动控制：医疗；家用电器；通 信等各个领域 8、发展趋势 课后作 讨论：你身边的系统那些用到了DSP技术？ 业 思考：实现A/D要解决的理论问题？ 与思考 作业：查阅相关资料，写一篇关于数字信号处理技术产生、发展、应用的论文 题 要求：摘要、论文主体、自我体会和感受、以及引用参考文献。 数字信号处理以信号系统的一般理论为基础，在理论体系上发展专门适合于离 散时间上的信号分析原理和方法，在实践上发展适合于计算机处理的器件和设 备，在应用上建立针对不同信号的模型和计算方法。所以学习时应理论联系实 课后 际，书本教材，电子教材并重。 小结 授课教师签名：张培珍 2007年3月6日

5、 数字信号处理的研究内容 概括说明：数字信号处理是把信号用数字或符号表示的 序列，通过计算机或专用信号处理设备，用数值计算的方法 对信号进行采集、变换、压缩、增强、估值、识别等加工处 理，以达到提取有用信息和便于应用的目的。 总之，凡是用 数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计和识别 等都是数字信号处理的研究对象。 6、数字信号处理的特点：优点、缺点和局限性 精度高；灵活性高；可靠性高； 容易集成；时分复用；可获 得高性能指标； 便于二维与多维处理；局限性 7、应用 强调数字信号处 理技术已经升入到我们生活的各个领域 各个方面，如经典信号处理；现代信号处理；语音处理；图 像/图形；军事；仪器仪表；自动控制；医疗；家用电器；通 信等各个领域 8、 发展趋势 课后作 业 与思考 题 讨论：你身边的系统那些用到了DSP技术？ 思考：实现A/D要解决的理论问题？ 作业：查阅相关资料，写一篇关于数字信号处理技术产生、发展、应用的论文。 要求：摘要、论文主体、自我体会和感受、以及引用参考文献。 课后 小结 数字信号处理以信号系统的一般理论为基础，在理论体系上发展专门适合于离 散时间上的信号分析原理和方法，在实践上发展适合于计算机处理的器件和设 备，在应用上建立针对不同信号的模型和计算方法。所以学习时应理论联系实 际，书本教材，电子教材并重。 授课教师签名：张培珍 2007 年 3 月 6 日

注：每项页面大小可根据实际情况自行添减 第2 次课2学时 教师教案 第一章离散时间信号与系统 授课章节 1.1离散时间信号 1.2采样 授课方式 ■理论课口讨论课 口实验课口习题课 口其他 课堂教学 1、 掌握序列的概念及其几种典型序列的定义：掌握序列的基本运算，并会 判断序列的周期性。 目的及要 2、了解对连续时间信号的时域抽样，掌握奈奎斯特抽样定理，了解抽样的恢 求 复过程。 课堂教学 重点：序列之间的基本运算特别是卷积和的运算的内涵。 重点及难 难点：周期序列的判定方法及最小正周期的求法：抽样定理与恢复过程。 点 教学方法及 教学过程 手段 (一)序列的定义与运算 举例讲解、多 媒体讲解； 1、序列定义 x(t)r=x(nT),x(n)=x(nT) 2、7种常用的典型序列序列运算规则 以matlab程序为例说明 程序原码略（见课件或实验指导） 教学过程 02 个999 05 0. 0.8 0.6 0.2

注：每项页面大小可根据实际情况自行添减 第 2 次课 2 学时 教 师 教 案 授课章节 第一章 离散时间信号与系统 1.1 离散时间信号 1.2 采样 授课方式 ■理论课 □讨论课 □实验课 □习题课 □其他 课堂教学 目的及要 求 1、掌握序列的概念及其几种典型序列的定义；掌握序列的基本运算，并会 判断序列的周期性。 2、了解对连续时间信号的时域抽样，掌握奈奎斯特抽样定理，了解抽样的恢 复过程。 课堂教学 重点及难 点 重点：序列之间的基本运算特别是卷积和的运算的内涵。 难点：周期序列的判定方法及最小正周期的求法；抽样定理与恢复过程。 教学过程 教学过程 教学方法及 手段 （一）序列的定义与运算 1、序列定义 x (t) x (nT), x(n) x (nT) a t=nT = a = a 2、7种常用的典型序列序列运算规则 以matlab程序为例说明 程序原码略（见课件或实验指导） 举例讲解、多 媒体讲解；

3、序列的能量 s-m 4、序列的周期性：以正弦序列为例讨论 x[n]=x[N+n],-0<n<+o, 正弦序列的表达式为：x(n)=Asin[o,n+] 而x(n+N)=Asin[o(n+N)+]=Asin(,n+中+o,N) 要使x(n+N)=x(n),即x(n)为周期为N的周期序列，则要求 a,N=2成，即N=2红k,的取值保证N是最小的正整数。 00 讨论：D当2严为整数时，k=1周期N= 2π 00 00 2)当2匹为有理数时，2红=2，则k=Q,周期N=P 00 3》当2为无理数时，n不是周期序列。 00 举例： 2π 如sin(一n), 00= 4 =8=N 00 该序列是周期为8的周期序列 4π 4π 如sin(sn) 0=5’ 2π5 02 该序列是周期为5的周期序列 如sin(一n), 0=4 2=8x ⊙0 该序列不是周期序列 5、序列的运算 (相加和相乘) 程序原码略（见课件或实验指导）

3、序列的能量   =− = n S x n 2 ( ) 4、序列的周期性：以正弦序列为例讨论 x[n] = x[N + n] ，-  n  +,     ）当 为无理数时 不是周期序列。 ）当 为有理数时 则 周期 讨论：）当 为整数时， 周期 ＝ 即 的取值保证 是最小的正整数。 要使 即 为周期为 的周期序列，则要求 而 ＋ 正弦序列的表达式为： , ( ) 2 3 , , 2 , 2 2 2 1, 2 1 , N 2 2 , N ( N) ( ), ( ) N ( N) sin ( ) sin( ) ( ) sin 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x n k Q N p Q p k N N k k k x n x n x n x n A n N A n N x n A n                      = = = = = = + = = + + = + + = + 举例： 5、序列的运算 （相加和相乘） 程序原码略（见课件或实验指导） 0 2 sin( ) 8 4 4 8 n N      如 ， ， 0 = = = 该序列是周期为 的周期序列 0 4 4 2 5 sin( ) 5 5 2 5 n      如 ， ， ， 0 = = 该序列是周期为 的周期序列 0 1 1 2 sin( ) 8 4 4 n     如 ， ， 0 = = 该序列不是周期序列

6、(卷积和) 动画演示说明 生十到制阳有s (二)采样与恢复 1、采样模型 xa(t) xp(t) 键控实现方法 x(t) 元(t) M(t) 模拟实现方法 x0→0 当x→0 理想抽样： 实际抽样： x)=x()6) x0=x,)M,@ 2fy 5 10 15 5 10 5 5 10 10 10 10

6、（卷积和） 动画演示说明 （二）采样与恢复 1、采样模型 键控实现方法 模拟实现方法 x (t) a x (t) p M(t) x (t) a x ˆ (t) a ( ) ( ) x (t) x (t) M (t) x t x t a T a a a = • →   实际抽样： (t) x (t) (t) a T a   = • →  x 0 理想抽样： 当

2、信号的谱分析 1x.(2 2b Q为最高频率分量 2 2Ω ◆X.(2川 0 2 22 提问： a.抽样信号的频谱和模拟信号频谱以抽样频率为周期进行周期 延拓而成？ b.抽样频率与原信号最高频率分量满足什么条件，才能保证无 混叠？ 3、信号的恢复 (如图) x() s[-3] T (1)在抽样点上，信号值不变： (2)抽样点之间的信号则由各抽样函数波形的延伸叠加而成。 (3)证明了只要满足采样频率高于两倍信号最高频谱，整个连 续信号就可以用它的采样值完全代表，而不损失任何信息， 奈奎斯特定律。 讨论：抽样频率与原信号最高频率分量满足什么条件，才能保证无混叠？ 课后作业 思考：实现采样恢复要解决的理论问题？ 与思考题 作业：习题1.2(2)，1.3(1) 本节突出体现了理论与实验并重的学习理念，对难以理解的内容用生动的动 课后 画或编程的方法结合讲解，学生较容易消化和掌握。 小结 授课教师签名：张培珍 2007年3月8日 注： 每项页面大小可根据实际情况自行添减

2、信号的谱分析 提问： a.抽样信号的频谱和模拟信号频谱以抽样频率为周期进行周期 延拓而成？ b.抽样频率与原信号最高频率分量满足什么条件，才能保证无 混叠？ 3、信号的恢复 (如图) （1）在抽样点上，信号值不变； （2）抽样点之间的信号则由各抽样函数波形的延伸叠加而成。 （3）证明了只要满足采样频率高于两倍信号最高频谱，整个连 续信号就可以用它的采样值完全代表，而不损失任何信息—— 奈奎斯特定律。 课后作业 与思考题 讨论：抽样频率与原信号最高频率分量满足什么条件，才能保证无混叠？ 思考：实现采样恢复要解决的理论问题？ 作业：习题 1.2（2），1.3（1） 课后 小结 本节突出体现了理论与实验并重的学习理念，对难以理解的内容用生动的动 画或编程的方法结合讲解，学生较容易消化和掌握。 授课教师签名：张培珍 2007 年 3 月 8 日 注：每项页面大小可根据实际情况自行添减 Ωh为最高频率分量 X ( j) a h ( ) X ˆ a j  s 2 s 0 −s 0 s 2s  X ( j) a T 2 T 3 T       (t −3T) T Sa        (t −T) T Sa  x (t) a