課程代碼:2356
自學(xué)用書:《數(shù)字信號(hào)處理教程》,程佩青著,清華大學(xué)出版社。
參考書目:
1、《數(shù)字信號(hào)處理:使用Matlab》,劉樹棠譯,恩格爾,普羅克斯著,西安交通大學(xué)出版社。
2、《離散時(shí)間信號(hào)處理》,劉樹棠、黃建國(guó)譯, 奧本海姆,謝弗,巴克著,西安交通大學(xué)出版社。
一. 課程性質(zhì)和學(xué)習(xí)目的
《數(shù)字信號(hào)處理》是通信工程、電子信息工程、信息工程、自動(dòng)控制工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,也可作為相關(guān)專業(yè)的專業(yè)選修課。本課程的任務(wù)是使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理的基本概念和理論,牢固掌握在數(shù)字信號(hào)的分析方法和處理技能,為日后解決數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理中實(shí)際問題奠定基礎(chǔ)。
二. 課程內(nèi)容及考試要求
總體要求:
掌握數(shù)字信號(hào)處理中常用的三種變換,即傅里葉變換、 變換和離散傅里葉變換,并熟悉三種變換的性質(zhì)和定理;理解序列抽取與插值后,序列頻譜的變化;掌握FFT的基本原理;掌握數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu),以及IIR和FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的基本方法。
第一章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)
基本內(nèi)容:
基本概念(序列,序列的周期性,序列的能量,線性移不變系統(tǒng),因果系統(tǒng),穩(wěn)定系統(tǒng)和常系數(shù)線性差分方程等);序列的基本運(yùn)算(移位,翻褶,和,積,累加,差分,比例變換和卷積和等);幾種常用序列(單位沖擊,單位階躍,矩形序列,實(shí)指數(shù)序列,復(fù)指數(shù)序列和正弦序列等);連續(xù)信號(hào)理想抽樣和實(shí)際抽樣;奈奎斯特抽樣定理。
考核要求:
根據(jù)定義判定離散系統(tǒng)的線性移不變性、因果性和穩(wěn)定性;序列的基本運(yùn)算;奈奎斯特抽樣定理。
第二章 變換
基本內(nèi)容:
基本概念( 變換, 變換的收斂域, 反變換,序列的傅里葉變換,離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù),離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng),無限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)系統(tǒng)和有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)系統(tǒng)); 變換的基本性質(zhì)和定理(線性,移位,尺度變換,求導(dǎo),共軛,翻褶,初值定理,終值定理,有限項(xiàng)累加,時(shí)域卷積和定理, 域卷積和定理,以及帕塞瓦定理); 反變換的計(jì)算(部分分式展開法和長(zhǎng)除法);序列的 變換與連續(xù)信號(hào)的拉普拉斯變換和傅里葉變換之間的關(guān)系。
考核要求:
典型序列的 變換; 反變換的部分分式展開法和長(zhǎng)除法求解;確定簡(jiǎn)單離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。
第二章 離散傅里葉變換
基本內(nèi)容:
傅里葉變換的幾種形式(傅里葉變換,傅里葉級(jí)數(shù),序列的傅里葉變換和離散傅里葉變換)的特點(diǎn);離散傅里葉變換的性質(zhì)(線性,圓周移位,共軛對(duì)稱,帕塞瓦定理,圓周相關(guān),圓周卷積和線性卷積);理解利用DFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析時(shí)出現(xiàn)的頻譜混疊,頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)等現(xiàn)象;序列的抽樣和插值。
考核要求:
傅里葉變換不同形式的特點(diǎn);離散傅里葉變換的性質(zhì);序列抽樣和插值后的離散傅里葉變化。
第四章 快速傅里葉變換
基本內(nèi)容:
提高DFT計(jì)算效率的途徑;按時(shí)間抽取的基2-FFT算法;按頻率抽取的基2-FFT算法;IDFT的快速算法;線性卷積和線性相關(guān)的FFT實(shí)現(xiàn)。
考核要求:
基2-FFT算法的原理和流程,線性卷積和線性相關(guān)的FFT實(shí)現(xiàn)。
第五章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)
基本內(nèi)容:
數(shù)字濾波器方框圖和信號(hào)流圖的表示;IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)(直接Ⅰ型、直接Ⅱ型、級(jí)聯(lián)型和并聯(lián)型);FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)(橫截型、級(jí)聯(lián)型、頻率抽樣型、快速卷積結(jié)構(gòu)和線性相位FIR濾波器的結(jié)構(gòu))。
考核要求:
數(shù)字濾波器方框圖和信號(hào)流圖的表示方法;數(shù)字濾波器各種結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換。
第六章 無限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法
基本內(nèi)容:
用模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器(沖激響應(yīng)不變法、階躍響應(yīng)不變法和雙線性變換法);設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的頻率變換法;IIR數(shù)字濾波器的頻率和時(shí)域直接設(shè)計(jì)法。
考核要求:
IIR數(shù)字濾波器的基本設(shè)計(jì)方法。
第七章 有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法
基本內(nèi)容:
線性相位FIR濾波器的特點(diǎn);窗函數(shù)設(shè)計(jì)法;頻率抽樣設(shè)計(jì)法;IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較。
考核要求:
FIR數(shù)字濾波器的基本設(shè)計(jì)方法。