研究生课程教学大纲 0608046001《信号处理方法及应用》教学大纲 课程 课程中 编号 0608046001 信号处理方法及应用 学时 40 文名称 ■学位课 课程 课程英 口非学位课 Methods and Applications of Signal Processing 学分 2 性质 口其他 文名称 开课 ■春 适用学科 适用 ■硕士 仪器科学与技术、控制科学与工程 时间口秋 (类别) 学生 口博士 先修课程 信号与系统、数字信号处理 开课单位 自动化工程学院 大纲撰写人 刘科 大纲审稿人 制（修）定时间 2019.4 课程简介（中英文） 《信号处理方法及应用》是仪器科学与技术专业及相近专业的一门专业基础课。该课 程从数字系统设计的角度出发，对数字频谱分析技术、数字滤波器设计技术、多抽样率数字 信号处理技术、数字信号处理中的有效字长效应等问题进行分析和阐述，使学生掌握数字信 号处理的基本方法，学会如何应用这些方法来解决实际工程问题。 本课程根据仪器科学与技术人才培养目标、新技术发展与应用的需求而开设，是仪器科 学与技术专业的核心课程，也是深入培养学生运用工程基础知识解决复杂工程就似乎问题的 能力的一门重要课程。 Method and application of digital signal process is a base specialized course for Instrument Science and Technology.This course aims at the design of digital system,including digital spectrum analysis,digital filter design,multirate digital signal process and effective of finite word length in digital signal process.Through this course,students can master the basic method for digital signal process and can solve complex engineering problems. This course is the core course of Instrument Science and Technology,which is developed according to the student training objectives of Instrument Science and Technology,the demand of the technology development and application.It is important for the student to learn the engineering knowledge of solving complex engineering problems. 一、教学目标 本课程可作为“仪器科学与技术”等专业硕士研究生的专业基础课以及其它相关专业的
研究生课程教学大纲 1 0608046001《信号处理方法及应用》教学大纲 课程 编号 0608046001 课程中 文名称 信号处理方法及应用 学时 40 课程 性质 ■学位课 □非学位课 □其他 课程英 文名称 Methods and Applications of Signal Processing 学分 2 开课 时间 ■春 □秋 适用学科 (类别) 仪器科学与技术、控制科学与工程 适用 学生 ■硕士 □博士 先修课程 信号与系统、数字信号处理 开课单位 自动化工程学院 大纲撰写人 刘科 大纲审稿人 制(修)定时间 2019.4 课程简介（中英文） 《信号处理方法及应用》是仪器科学与技术专业及相近专业的一门专业基础课。该课 程从数字系统设计的角度出发，对数字频谱分析技术、数字滤波器设计技术、多抽样率数字 信号处理技术、数字信号处理中的有效字长效应等问题进行分析和阐述，使学生掌握数字信 号处理的基本方法，学会如何应用这些方法来解决实际工程问题。 本课程根据仪器科学与技术人才培养目标、新技术发展与应用的需求而开设，是仪器科 学与技术专业的核心课程，也是深入培养学生运用工程基础知识解决复杂工程就似乎问题的 能力的一门重要课程。 Method and application of digital signal process is a base specialized course for Instrument Science and Technology. This course aims at the design of digital system, including digital spectrum analysis, digital filter design, multirate digital signal process and effective of finite word length in digital signal process. Through this course, students can master the basic method for digital signal process and can solve complex engineering problems. This course is the core course of Instrument Science and Technology, which is developed according to the student training objectives of Instrument Science and Technology, the demand of the technology development and application. It is important for the student to learn the engineering knowledge of solving complex engineering problems. 一、教学目标 本课程可作为“仪器科学与技术”等专业硕士研究生的专业基础课以及其它相关专业的
研究生课程教学大纲 选修课，通过本课程的学习，使学生掌握数字信号处理的基本理论和基本分析方法，掌握滤 波器设计、抽取与插值的基本理论及应用、有限字长效应所引入的误差的分析方法，具备利 用数字信号处理方法分析科研中实际问题的能力。 二、教学内容与要求 本课程共40学时，分为以下五章： 第一章：离散时间信号与系统分析基础(4学时) 1本章教学内容：(1)离散时间信号与系统时域分析(1学时)，(2)连续时间信号的采 样(1学时)，(3)z变换与离散时间傅里叶变换(2学时)。 2本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生掌握离散时间信号与系统的时域和变 换域分析方法：掌握连续时间信号的采样和恢复。 3本章教学重点：(1)离散时间信号与系统的时域和变换域分析方法，(2)连续时间信 号的采样和恢复。 4本章教学难点：连续时间信号的恢复。 第二章：离散傅里叶变换及快速傅里叶变换(6学时) 1本章教学内容：(1)离散傅里叶变换及主要性质(2学时)，(2)DFT的应用(2学 时)，(3)快速傅里叶变换(2学时)。 2本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解傅里叶变换的几种形式，掌握傅 里叶变换、离散傅里叶变换与z变换的关系：利用圆周卷积计算线性卷积的方法及圆周共轭 对称性在简化运算中的作用：用DFT及℉T分析信号频谱的方法：频率采样理论及其应用： 基2-按时间抽取和频率抽取的F℉T算法的基本思想、算法推导和实现流程。 3本章教学重点：(1)傅里叶变换离散、傅里叶变换与z变换的关系，(2)FFT的应用， (3)基2-按时间抽取的F℉T算法的基本思想、算法推导和流程。 4本章教学难点：FFT对连续信号进行频谱分析的几个问题及参数选择。 第三章：数字滤波器的结构及设计方法(10学时) 1本章教学内容：(1)数字滤波器的基本结构(2学时)，(2)R滤波器的设计(2学 时)，(3)线性相位FIR滤波器的特点(2学时)，(4)FIR的窗函数设计法(2学时)，(5) FIR滤波器的频率抽样设计法(2学时)。 2本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解数字滤波器的格型结构：模拟滤 波器的设计方法：R与FIR数字滤器的特点。掌握：R及FR数字滤波器的基本结构： R数字滤波器的基本设计方法：线性相位FIR滤波器的特点：线性相位FR数字滤波器 设计的窗函数法和频率采样法。 2
研究生课程教学大纲 2 选修课，通过本课程的学习，使学生掌握数字信号处理的基本理论和基本分析方法，掌握滤 波器设计、抽取与插值的基本理论及应用、有限字长效应所引入的误差的分析方法，具备利 用数字信号处理方法分析科研中实际问题的能力。 二、教学内容与要求 本课程共 40 学时，分为以下五章： 第一章：离散时间信号与系统分析基础（4 学时） 1 本章教学内容：（1）离散时间信号与系统时域分析（1 学时），（2）连续时间信号的采 样（1 学时），（3）z 变换与离散时间傅里叶变换（2 学时）。 2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生掌握离散时间信号与系统的时域和变 换域分析方法；掌握连续时间信号的采样和恢复。 3 本章教学重点：（1）离散时间信号与系统的时域和变换域分析方法，（2）连续时间信 号的采样和恢复。 4 本章教学难点：连续时间信号的恢复。 第二章：离散傅里叶变换及快速傅里叶变换（6 学时） 1 本章教学内容：（1）离散傅里叶变换及主要性质（2 学时），（2）DFT 的应用（2 学 时），（3）快速傅里叶变换（2 学时）。 2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解傅里叶变换的几种形式，掌握傅 里叶变换、离散傅里叶变换与 z 变换的关系；利用圆周卷积计算线性卷积的方法及圆周共轭 对称性在简化运算中的作用；用 DFT 及 FFT 分析信号频谱的方法；频率采样理论及其应用； 基 2-按时间抽取和频率抽取的 FFT 算法的基本思想、算法推导和实现流程。 3 本章教学重点：（1）傅里叶变换离散、傅里叶变换与 z 变换的关系，（2）FFT 的应用， （3）基 2-按时间抽取的 FFT 算法的基本思想、算法推导和流程。 4 本章教学难点：FFT 对连续信号进行频谱分析的几个问题及参数选择。 第三章：数字滤波器的结构及设计方法（10 学时） 1 本章教学内容：（1）数字滤波器的基本结构（2 学时），（2）IIR 滤波器的设计（2 学 时），（3）线性相位 FIR 滤波器的特点（2 学时），（4）FIR 的窗函数设计法（2 学时），（5） FIR 滤波器的频率抽样设计法（2 学时）。 2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解数字滤波器的格型结构；模拟滤 波器的设计方法；IIR 与 FIR 数字滤器的特点。掌握：IIR 及 FIR 数字滤波器的基本结构； IIR 数字滤波器的基本设计方法；线性相位 FIR 滤波器的特点；线性相位 FIR 数字滤波器 设计的窗函数法和频率采样法
研究生课程教学大纲 3本章教学重点：(1)R数字滤波器设计的双线性变换法，(2)线性相位FR数字滤 波器设计的窗函数法和频率采样法。 4本章教学难点：线性相位FR数字滤波器设计的频率采样法。 第四章：多抽样率数字信号处理(10学时) 1本章教学内容：(1)降低抽样率.-抽取(1学时)，(2)提高抽样率-插值(1学时)， (3)用正有理数做抽样率变换(1学时)，(4)多抽样率系统的流图结构(3学时)，(5)变 抽样率的多级实现(1学时)，(6)级联积分器的梳状滤波器结构(1)，(7)以任意因子的采 样率转换(1)，(8)多抽样率数字信号处理的应用(1)。 2本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解多抽样率信号处理的意义和基本 思想：抽样率变换的相关应用。掌握：抽样率变化的基本原理及插值和抽取前后信号频谱变 化：抽样率变化过程中滤波器的作用和设计：多相分解。 3本章教学重点：插值和抽取前后信号频谱变化。 4本章教学难点：多抽样率系统的流图结构，多相滤波器结构、以任意因子的采样率转 换。 第五章：有限字长效应(10学时) 1本章教学内容：(1)二进制数的表示及其对量化的影响(1学时)，(2)AD变换的量 化效应(1学时)，(3)数字滤波器系数的量化效应(2学时)，(4)数字滤波器运算中的有 限字长效应(3学时)，(5)极限环振荡与溢出振荡(2学时)，(6)FT算法中的有限字长 效应(1学时)。 2本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解量化过程和误差。掌握：AD变 换的量化效应：数字滤波器系数的量化效应：数字滤波器运算中的有限字长效应：F℉T算法 的有限字长效应。 3本章教学重点：滤波器系数量化和运算有限字长所引入的误差，及其传递模型。 4本章教学难点：极限振荡环和溢出振荡。 三、教学方式 课程采取面授的教学方式，讲授内容以课件为主线，辅以科研项目实际案例、国内外相 关文献讨论等。 四、考核方式与成绩评定 课程考核方式为考查的，采取提交论文或课程设计报告的方式。 课程考核方式为考试的，采取堂上开卷笔试的方式。 3
研究生课程教学大纲 3 3 本章教学重点：（1）IIR 数字滤波器设计的双线性变换法，（2）线性相位 FIR 数字滤 波器设计的窗函数法和频率采样法。 4 本章教学难点：线性相位 FIR 数字滤波器设计的频率采样法。 第四章：多抽样率数字信号处理（10 学时） 1 本章教学内容：（1）降低抽样率---抽取（1 学时），（2）提高抽样率---插值（1 学时）， （3）用正有理数做抽样率变换（1 学时），（4）多抽样率系统的流图结构（3 学时），（5）变 抽样率的多级实现（1 学时），（6）级联积分器的梳状滤波器结构（1），（7）以任意因子的采 样率转换（1），（8）多抽样率数字信号处理的应用（1）。 2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解多抽样率信号处理的意义和基本 思想；抽样率变换的相关应用。掌握：抽样率变化的基本原理及插值和抽取前后信号频谱变 化；抽样率变化过程中滤波器的作用和设计；多相分解。 3 本章教学重点：插值和抽取前后信号频谱变化。 4 本章教学难点：多抽样率系统的流图结构，多相滤波器结构、以任意因子的采样率转 换。 第五章：有限字长效应（10 学时） 1 本章教学内容：（1）二进制数的表示及其对量化的影响（1 学时），（2）A/D 变换的量 化效应（1 学时），（3）数字滤波器系数的量化效应（2 学时），（4）数字滤波器运算中的有 限字长效应（3 学时），（5）极限环振荡与溢出振荡（2 学时），（6）FFT 算法中的有限字长 效应（1 学时）。 2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解量化过程和误差。掌握：AD 变 换的量化效应；数字滤波器系数的量化效应；数字滤波器运算中的有限字长效应；FFT 算法 的有限字长效应。 3 本章教学重点：滤波器系数量化和运算有限字长所引入的误差，及其传递模型。 4 本章教学难点：极限振荡环和溢出振荡。 三、教学方式 课程采取面授的教学方式，讲授内容以课件为主线，辅以科研项目实际案例、国内外相 关文献讨论等。 四、考核方式与成绩评定 课程考核方式为考查的，采取提交论文或课程设计报告的方式。 课程考核方式为考试的，采取堂上开卷笔试的方式
研究生课程教学大纲 考试成绩评定的考核比例为： (1)过程考核占40%，提交论文或课程设计报告。 (2)期末考核占60%。 五、教材及主要参考书目 教材： [1]《数字信号处理教程》，程佩青编著，清华大学出版社，2013年 参考书目： [1]《离散时间信号处理》，AV.奥本海姆，RW谢弗，JR巴克编著，刘树棠，黄建国 译，西安交通大学出版社，2001年 [2]《数字信号处理一一理论、算法与实现》，胡广书编著，清华大学出版社，2003年 [3](Digital Signal Processing-A Computer-based Approach),Sanjit K.Mitra 编著，McGraw-Hi11,2001年 4
研究生课程教学大纲 4 考试成绩评定的考核比例为： （1）过程考核占 40%，提交论文或课程设计报告。 （2）期末考核占 60%。 五、教材及主要参考书目 教材： [1]《数字信号处理教程》，程佩青编著，清华大学出版社，2013 年 参考书目： [1]《离散时间信号处理》，A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克编著，刘树棠，黄建国 译，西安交通大学出版社，2001 年 [2]《数字信号处理——理论、算法与实现》，胡广书编著，清华大学出版社，2003 年 [3]《Digital Signal Processing—A Computer-based Approach》，Sanjit K. Mitra 编著，McGraw-Hill，2001 年