《数字信号处理》 课程教学大纲 一、 课程基本信息 总学时为学时数 ☑理论课（含上机、实验学时） 课程类型 总学时为周数 口实习 口课程设计口毕业设计 课程编码 7088601 总学时48学时学分 3 课程名称 数字信号处理 课程英文名称Digital Signal Processing 适用专业 电子信息工程 先修课程 高等数学、复变函数、电路分析、信号与系统 开课部门信息学院电子工程系（电子信息） 二、 课程性质与目标 本课程是电子信息工程专业本科学生的专业必修课。通过该课程的学习， 学生能够掌握用DFT、FFT变换进行信号的频谱分析的方法，能够根据技术指 标进行R、F数字滤波器设计及误差估算等，为学生进一步学习通信及信息 等课程奠定理论基础。 （一)课程目标 课程目标1：使学生了解数字信号处理所解决的问题，建立数字信号处理系 统的基本概念。 课程目标2：理解各类傅里叶变换间的关系，学握离散傅里叶变换(DT) 和快速傅里叶变换(FFT)算法核心思想，将其应用于信号谱分析过程。 课程目标3：了解离散时间系统的结构及相位特性，掌握数字滤波器(、 FR)基础理论和设计方法。 课程目标4：具备数字信号处理算法程序编写能力，能够解决数字信号处理 软件的常规问题。 课程目标5：培养数字信号处理硬件实现素养，设计数字信号处理硬件模块 并应用于工程实践。 课程思政目标：增强学生的民族自豪感和文化自信，激发电子信息工程专 业学生的科技报国情怀与使命担当：结合党和国家建设的重点任务进行分析， 帮助学生树立社会主义核心价值观和社会责任感：加强品德修养，培养学生的
1 《数字信号处理》 课程教学大纲 一、 课程基本信息 课程类型 总学时为学时数 □√ 理论课（含上机、实验学时） 总学时为周数 □实习 □课程设计 □毕业设计 课程编码 7088601 总学时 48 学时 学分 3 课程名称 数字信号处理 课程英文名称 Digital Signal Processing 适用专业 电子信息工程 先修课程 高等数学、复变函数、电路分析、信号与系统 开课部门 信息学院电子工程系（电子信息） 二、 课程性质与目标 本课程是电子信息工程专业本科学生的专业必修课。通过该课程的学习， 学生能够掌握用 DFT、FFT 变换进行信号的频谱分析的方法，能够根据技术指 标进行 IIR、FIR 数字滤波器设计及误差估算等，为学生进一步学习通信及信息 等课程奠定理论基础。 （一）课程目标 课程目标 1：使学生了解数字信号处理所解决的问题，建立数字信号处理系 统的基本概念。 课程目标 2：理解各类傅里叶变换间的关系，掌握离散傅里叶变换（DFT） 和快速傅里叶变换（FFT）算法核心思想，将其应用于信号谱分析过程。 课程目标 3：了解离散时间系统的结构及相位特性，掌握数字滤波器（IIR、 FIR）基础理论和设计方法。 课程目标 4：具备数字信号处理算法程序编写能力，能够解决数字信号处理 软件的常规问题。 课程目标 5：培养数字信号处理硬件实现素养，设计数字信号处理硬件模块 并应用于工程实践。 课程思政目标：增强学生的民族自豪感和文化自信，激发电子信息工程专 业学生的科技报国情怀与使命担当；结合党和国家建设的重点任务进行分析， 帮助学生树立社会主义核心价值观和社会责任感；加强品德修养，培养学生的
工作态度和责任意识，树立爱岗敬业的职业品质。 (二)本课程支撑的毕业要求指标点 本课程支撑的电子信息工程专业毕业要求指标点： 1.4掌握解决复杂的电路与系统、信号与信息处理工程问题所需的信号与 信息处理基本知识。 2.3能够利用电路与系统、信号与信息处理科学对复杂工程问题进行分析。 3.2能够针对复杂工程问题进行信号与信息处理系统设计 4.2能能够针对复杂信号与信息处理工程问题进行实验方案设计，开展实 验并获取实验数据。 (三)课程目标对毕业要求指标点的支撑关系 课程目标对电子信息工程专业毕业要求指标点的支撑矩阵 毕业要求指标点 课程目标 1.4 2.3 3.2 42 课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标4 课程目标5 三、 课程教学基本内容与要求 课程单元对课程目标的支撑 授课单元 3 5 7 课程 3 4、5 目标 实验单元 3 课程目标 345345 (一)理论教学 第一单元绪论 1.教学内容 ()数字信号处理的概念 (2)数字信号处理的应用及现状 2
2 工作态度和责任意识，树立爱岗敬业的职业品质。 （二）本课程支撑的毕业要求指标点 本课程支撑的电子信息工程专业毕业要求指标点： 1.4 掌握解决复杂的电路与系统、信号与信息处理工程问题所需的信号与 信息处理基本知识。 2.3 能够利用电路与系统、信号与信息处理科学对复杂工程问题进行分析。 3.2 能够针对复杂工程问题进行信号与信息处理系统设计。 4.2 能能够针对复杂信号与信息处理工程问题进行实验方案设计，开展实 验并获取实验数据。 （三）课程目标对毕业要求指标点的支撑关系 课程目标对电子信息工程专业毕业要求指标点的支撑矩阵 课程目标 毕业要求指标点 1.4 2.3 3.2 4.2 课程目标 1 √ 课程目标 2 √ 课程目标 3 √ 课程目标 4 √ √ 课程目标 5 √ √ 三、 课程教学基本内容与要求 课程单元对课程目标的支撑 授课单元 1 2 3 4 5 6 7 8 课程 目标 1 1 2 2 3 3 3 4、5 实验单元 1 2 3 4 课程目标 1 2 3、4、5 3、4、5 （一）理论教学 第一单元 绪论 1. 教学内容 (1) 数字信号处理的概念 (2) 数字信号处理的应用及现状
2.基本要求 ()了解信号、处理、系统等概念，数字信号处理的一般过程、范围和发展 方向。 第二单元数字信号处理基础 1.教学内容 (1)离散时间信号一序列 (2)连续时间信号的抽样 (3)z变换的定义及收敛域 (4)z变换傅里叶变换的关系 (5)傅里叶变换的性质 (6)离散系统的系统函数与系统的频率响应 2.基本要求 (1)了解线性时不变系统，因果系统，稳定因果系统，卷积与卷积运算的 基本规律。 (2)理解序列，序列的表示，序列的基本运算，常用序列，用单位抽样序 列表示任意序列。 (3)掌握抽样定理。 (4)了解z变换与拉氏变换、傅里叶变换的关系。 (5)理解z变换的定义，收敛域：系统函数，系统函数与差分方程的关系。 (6)掌握傅里叶变换的对称性、系统的频率响应。 第三单元离散傅里叶变换 1.教学内容 (1)傅里叶变换的几种可能形式 (2)离散傅里叶变换的定义与性质 (3)用DFT对连续信号的逼近 2.基本要求 (1)了解加权技术、窗函数。 (2)理解离散傅里叶变换的定义，性质。 (3)掌握散傅里叶变换的定义与性质：DT对连续信号的逼近分析方法。 第四单元快速傅里叶变换 1.教学内容
3 2. 基本要求 (1) 了解信号、处理、系统等概念，数字信号处理的一般过程、范围和发展 方向。 第二单元 数字信号处理基础 1. 教学内容 （1）离散时间信号—序列 （2）连续时间信号的抽样 （3）z 变换的定义及收敛域 （4）z 变换傅里叶变换的关系 （5）傅里叶变换的性质 （6）离散系统的系统函数与系统的频率响应 2. 基本要求 （1）了解线性时不变系统，因果系统，稳定因果系统，卷积与卷积运算的 基本规律。 （2）理解序列，序列的表示，序列的基本运算，常用序列，用单位抽样序 列表示任意序列。 （3）掌握抽样定理。 （4）了解 z 变换与拉氏变换、傅里叶变换的关系。 （5）理解 z 变换的定义，收敛域；系统函数，系统函数与差分方程的关系。 （6）掌握傅里叶变换的对称性、系统的频率响应。 第三单元 离散傅里叶变换 1. 教学内容 （1）傅里叶变换的几种可能形式 （2）离散傅里叶变换的定义与性质 （3）用 DFT 对连续信号的逼近 2. 基本要求 （1）了解加权技术、窗函数。 （2）理解离散傅里叶变换的定义，性质。 （3）掌握散傅里叶变换的定义与性质；DFT 对连续信号的逼近分析方法。 第四单元 快速傅里叶变换 1. 教学内容
(1)直接计算DFT的问题及改进的途径 (2)按时间抽取的FFT算法 (3)按频率抽取的FFT算法 (4)离散傅里叶反变换算法 (5)N为复合数的FFT算法 2.基本要求 (1)了解实序列的FFT算法，N为复合数的FT算法。 (2)理解离散傅里叶反变换算法。 (3)掌握按时间抽取的FFT算法，按频率抽取的F℉T算法。 第五单元数字滤波器的基本结构 1.教学内容 (1)数字滤波器结构的表示方法 (2)无限长单位冲激响应(IIR)数字滤波器的基本结构 (3)有限长单位冲激响应(FIR)数字滤波器的基本结构 2.基本要求 (1)了解数字滤波器结构的表示方法。 (2)理解各种滤波器结构的特点。 (3)掌握IIR、FIR数字滤波器的实现形式。 第六单元无限长单位冲澈响应(IIR)数字滤波器的设计方法 1.教学内容 (1)模拟低通滤波器的设计 (2)单位脉冲响应不变法 (3)双线性变换法 (4)频率变换法 (5)平面变换法 2.基本要求 (1)了解模拟低通滤波器的设计方法 (2)理解滤波器的频率特性。 (3)掌握单位脉冲响应不变法，双线性变换法，频率变换法，z平面变换法。 第七单元有限长单位冲激响应(FI)数字滤波器的设计方法 1.教学内容
4 （1）直接计算 DFT 的问题及改进的途径 （2）按时间抽取的 FFT 算法 （3）按频率抽取的 FFT 算法 （4）离散傅里叶反变换算法 （5）N 为复合数的 FFT 算法 2. 基本要求 （1）了解实序列的FFT算法，N为复合数的FFT算法。 （2）理解离散傅里叶反变换算法。 （3）掌握按时间抽取的FFT算法，按频率抽取的FFT算法。 第五单元 数字滤波器的基本结构 1. 教学内容 （1）数字滤波器结构的表示方法 （2）无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器的基本结构 （3）有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器的基本结构 2. 基本要求 （1）了解数字滤波器结构的表示方法。 （2）理解各种滤波器结构的特点。 （3）掌握IIR、FIR数字滤波器的实现形式。 第六单元 无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器的设计方法 1. 教学内容 （1）模拟低通滤波器的设计 （2）单位脉冲响应不变法 （3）双线性变换法 （4）频率变换法 （5）平面变换法 2. 基本要求 （1）了解模拟低通滤波器的设计方法。 （2）理解滤波器的频率特性。 （3）掌握单位脉冲响应不变法,双线性变换法,频率变换法,z 平面变换法。 第七单元 有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器的设计方法 1. 教学内容
(1)线性相位FIR数字滤波器的特点 (2)窗函数设计法 (3)频率取样法 2.基本要求 (1)了解窗函数的概念 (2)理解FIR滤波器的幅频特性。 (3)掌握窗函数设计法，频率取样法 第八单元有限字长效应 1.教学内容 (①)数字滤波器运算中的有限字长效应 2.基本要求 (1)了解数字滤波器运算中的有限字长效应。 (二)实验教学 实验一信号与系统的频率响应分析 1.实验内容 (1)观察离散信号频谱，了解并总结出离散信号频谱的特点： (2)熟悉验证信号抽样流程和信号恢复流程： (3)在不同抽样频率情况下，抽样信号与信号恢复波形，比较后得出结论。 2.基本要求 (1)加深对DT算法原理和基本性质的理解。 (2)熟悉DFT算法和原理的编程方法。 (3)学习用DFT对信号进行谱分析的方法，了解可能出现的误差及其原因， 以便在实际中正确利用。 实验二用T进行谱分析与分辨率的关系研究 1.实验内容 (1)用下FT进行连续信号的谱分析： (2)分析分辨率对谱计算的影响： (3)了解可能出现的误差及其原因，以便在实际中正确利用。 2.基本要求 (1)加深对FFT算法原理和基本性质的理解 (2)熟悉F℉T算法和原理的编程方法
5 （1）线性相位 FIR 数字滤波器的特点 （2）窗函数设计法 （3）频率取样法 2. 基本要求 （1）了解窗函数的概念。 （2）理解 FIR 滤波器的幅频特性。 （3）掌握窗函数设计法，频率取样法。 第八单元 有限字长效应 1. 教学内容 (1) 数字滤波器运算中的有限字长效应 2. 基本要求 (1) 了解数字滤波器运算中的有限字长效应。 （二）实验教学 实验一 信号与系统的频率响应分析 1. 实验内容 （1）观察离散信号频谱，了解并总结出离散信号频谱的特点； （2）熟悉验证信号抽样流程和信号恢复流程； （3）在不同抽样频率情况下，抽样信号与信号恢复波形，比较后得出结论。 2. 基本要求 （1）加深对 DFT 算法原理和基本性质的理解。 （2）熟悉 DFT 算法和原理的编程方法。 （3）学习用 DFT 对信号进行谱分析的方法，了解可能出现的误差及其原因， 以便在实际中正确利用。 实验二 用 FFT 进行谱分析与分辨率的关系研究 1. 实验内容 （1）用 FFT 进行连续信号的谱分析； （2）分析分辨率对谱计算的影响； （3）了解可能出现的误差及其原因，以便在实际中正确利用。 2. 基本要求 （1）加深对 FFT 算法原理和基本性质的理解。 （2）熟悉 FFT 算法和原理的编程方法