63《数字信号处理》教案

第１页教案2013~2014学年第1学期院（部）电子信息工程学院教研室通信工程课程名称数字信号处理授课专业班级2011级电子信息工程主讲教师郭靖职称职务讲师使用教材高西全《数字信号处理(第三版)》2013年9月第２页第1次课的教学整体安排授课时间第1周第3-5节课时安排3学时授课题目(教学章、节或主题)：数字信号处理概述教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：了解数字信号处理的发展概况、研究内容、研究路线等。了解本学科当前的发展前景，研究的难点和重点。掌握什么是信号？什么是系统？以及数字信号处理的基本过程。教学内容：基本内容：数字信号处理的学科概貌数字信号与系统的特征数字信号处理系统的基本组成数字信号处理的应用数字信号处理的发展方向重点：信号本质，数字信号处理过程，系统本质，数字信号处理的优缺点。难点：A/D转换器，前置取样滤波，量化器。讨论、思考、作业：1.为什么要学习《数字信号处理》这门课程？2．结合以前知识，思考为什么数字信号处理过程的第一步骤是加入前置滤波器？3.怎样理解数字信号处理过程中的量化误差和采样间隔？参考资料：[1]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，离散时间信号处理（第二版），刘树棠，黄建国译。西安，西安交通大学出版社，2001.[2]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版），西安，西安电子科技大学出版社，2008.[3]高西全，丁玉美，数字信号处理（第三版）－学习指导，西安，西安电子科技大学出版社，2008.[4]维纳.K.恩格尔，约翰.G.普罗克斯，数字信号处理－使用MATLAB，刘树棠译，西安，西安交通大学出版社，2008.[5]江志红，深入浅出数字信号处理，北京航空航天大学出版社，2012教学过程设计：新课导入5分钟，授新课90分钟，安排讨论20分钟，布置作业5分钟（时间分配仅供参考）授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授讨论指导其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他第３页第2次课的教学整体安排授课时间第2周第3-5节课时安排3学时授课题目(教学章、节或主题)：时域离散系统；时域离散系统的输入输出描述法；模拟信号数字处理方法；教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：了解取样定理的推导过程，深刻理解取样定理的意义及其作用，从而巩固以前所学的在时域和频域上分析信号的知识；掌握信号重建的过程；熟练掌握离散时间信号的表示及其运算规则。教学内容：基本内容：连续时间信号的取样及取样定理一、信号的取样二、取样定理三、信号的恢复离散时间信号的表示及其运算规则一、离散时间系统二、线性系统三、非时变系统四、单位取样响应与卷积五、卷积计算方法六、系统的稳定性和因果性七、差分方程重点：时域离散系统的性质，用递推解法求解线性常系数差分方程。难点：时域采样定理。讨论、思考、作业：3．思考讨论时域离散系统的性质的物理意义。第４页注：教师也可以根据教学的实际情况布置其他讨论题、思考题和作业。参考资料：[1]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，离散时间信号处理（第二版），刘树棠，黄建国译。西安，西安交通大学出版社，2001.[2]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版），西安，西安电子科技大学出版社，2008.[3]高西全，丁玉美，数字信号处理（第三版）－学习指导，西安，西安电子科技大学出版社，2008.[4]维纳.K.恩格尔，约翰.G.普罗克斯，数字信号处理－使用MATLAB，刘树棠译，西安，西安交通大学出版社，2008.[5]江志红，深入浅出数字信号处理，北京航空航天大学出版社，2012教学过程设计：复习5分钟，授新课100分钟，安排讨论10分钟，布置作业实验5分钟（时间分配仅供参考）授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授讨论指导其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他第５页第3课的教学整体安排授课时间第3周第3-5节课时安排3学时授课题目(教学章、节或主题)：时域离散信号和系统的频域分析时域离散信号的傅立叶变换的定义及性质；周期序列的离散傅立叶级数及傅立叶变换表示式；时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换之间的关系教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：了解时域离散信号的傅立叶变换的定义及性质，理解周期序列的离散傅立叶级数及傅立叶变换表示式，掌握时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换之间的关系。掌握离散时间系统的线性、非时变性、稳定性、因果性的概念；熟练计算离散序列的卷积。教学内容：基本内容：时域离散信号的傅立叶变换的定义；时域离散信号的傅立叶变换的性质；周期序列的离散傅立叶级数；周期序列的离散傅立叶变换表示式；时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换之间的关系。重点：时域离散信号的傅立叶变换的定义、性质和应用。难点：模拟信号与序列各自傅里叶变化的异同，卷积定理。讨论、思考、作业：1．思考讨论周期序列的离散傅立叶级数的意义。2．思考模拟信号与序列各自傅里叶变化的异同。4．如何判断系统的线性、非时变性、稳定性和因果性？5．如何计算卷积？6．对于一个因果的线性非时变系统，怎样从差分方程的形式转换为单位取样响应的形式？注：教师也可以根据教学的实际情况布置其他讨论题、思考题和作业。参考资料：[1]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，离散时间信号处理（第二版），刘树棠，黄建国译。西安，西安交通大学出版社，2001.[2]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版），西安，西安电子科技大学出版社，2008.[3]高西全，丁玉美，数字信号处理（第三版）－学习指导，西安，西安电子科技大学出版社，2008.[4]维纳.K.恩格尔，约翰.G.普罗克斯，数字信号处理－使用MATLAB，刘树棠译，西安，西安交通大学出版社，2008.[5]江志红，深入浅出数字信号处理，北京航空航天大学出版社，2012第６页教学过程设计：复习5分钟，授新课100分钟，安排讨论10分钟，布置作业实验5分钟（时间分配仅供参考）授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授讨论指导其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他第７页第4次课的教学整体安排授课时间第4周第3-5节课时安排3学时授课题目(教学章、节或主题)：序列的Z变换；利用Z变换分析信号和系统的频响特性；教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：掌握Z变换的定义；熟练计算有限长序列、左边序列、右边序列、双边序列的Z变换和收敛域。教学内容：基本内容：序列的Z变换；Z变换的收敛域；利用Z变换分析信号；求逆Z变换；利用Z变换分析系统的频响特性。重点：Z变换的定义、性质和应用。难点：Z变换和傅里叶变化的关系。讨论、思考、作业：2．思考讨论Z变换的收敛域对求Z变换及其逆Z变换的影响。3．如何计算有限长序列、左边序列、右边序列、双边序列的Z变换和收敛域？4．为什么右边序列的收敛域是最大极点所对应的圆外，左边序列收敛域是最小极点所对应的圆内？注：教师也可以根据教学的实际情况布置其他讨论题、思考题和作业。参考资料：[1]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，离散时间信号处理（第二版），刘树棠，黄建国译。西安，西安交通大学出版社，2001.[2]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版），西安，西安电子科技大学出版社，2008.[3]高西全，丁玉美，数字信号处理（第三版）－学习指导，西安，西安电子科技大学出版社，2008.[4]维纳.K.恩格尔，约翰.G.普罗克斯，数字信号处理－使用MATLAB，刘树棠译，西安，西安交通大学出版社，2008.[5]江志红，深入浅出数字信号处理，北京航空航天大学出版社，2012教学过程设计：复习5分钟，授新课100分钟，安排讨论10分钟，布置作业实验5分钟（时间分配仅供参考）授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他第８页教学方式：讲授讨论指导其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他第９页第5次课的教学整体安排授课时间第5周第3-5节课时安排3学时授课题目(教学章、节或主题)：离散傅立叶变换离散傅立叶变换的定义及物理意义；线性、循环移位性质教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：掌握离散时间傅立叶变换的定义和意义；了解拉氏变换、傅立叶变换和Z变换三者之间的转换关系；并在数字域分析出稳定的因果系统其Z变换收敛域包含单位圆，且极点在单位圆内。教学内容：基本内容：离散傅立叶变换的定义；离散傅立叶变换的物理意义离散傅立叶变换的线性性质；离散傅立叶变换的循环移位性质；重点：离散傅立叶变换的定义，及其物理意义。难点：循环移位性质。讨论、思考、作业：1．如何计算离散时间傅立叶变换？3．证明出稳定的因果系统其Z变换收敛域包含单位圆，且极点在单位圆内。4．思考讨论离散傅立叶变换和傅立叶变换的区别。5．思考讨论循环移位性质的过程。注：教师也可以根据教学的实际情况布置其他讨论题、思考题和作业。参考资料：[1]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，离散时间信号处理（第二版），刘树棠，黄建国译。西安，西安交通大学出版社，2001.[2]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版），西安，西安电子科技大学出版社，2008.[3]高西全，丁玉美，数字信号处理（第三版）－学习指导，西安，西安电子科技大学出版社，2008.[4]维纳.K.恩格尔，约翰.G.普罗克斯，数字信号处理－使用MATLAB，刘树棠译，西安，西安交通大学出版社，2008.[5]江志红，深入浅出数字信号处理，北京航空航天大学出版社，2012教学过程设计：复习5分钟，授新课100分钟，安排讨论10分钟，布置作业实验5分钟（时间分配仅供参考）授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授讨论指导其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他第１０页第6次课的教学整体安排授课时间第6周第3-5节课时安排3学时授课题目(教学章、节或主题)：循环卷积定理、复共轭序列的DFT及DFT的共轭对称性；频率采样、DFT的应用举例教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：掌握循环卷积定理；理解复共轭序列的DFT及DFT的共轭对称性；掌握频率采样定理。教学内容：基本内容：离散傅立叶变换的循环卷积定理；复共轭序列的DFT及DFT的共轭对称性；频率采样定理；DFT的应用举例。重点：复共轭序列的DFT。频率采样定理。难点：离散傅立叶变换的循环卷积定理。DFT和Z变换之间的联系。讨论、思考、作业：1．思考讨论复共轭序列的DFT的意义，及在计算DFT中的作用。2．思考讨论循环卷积定理和线性卷积定理的区别及联系。3．频率采样定理和时域采样定理的区别。4．周期离散时间信号的傅立叶级数为什么是离散周期的？5．在频域上离散的采样间隔是多少？注：教师也可以根据教学的实际情况布置其他讨论题、思考题和作业。参考资料：[1]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，离散时间信号处理（第二版），刘树棠，黄建国译。西安，西安交通大学出版社，2001.[2]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版），西安，西安电子科技大学出版社，2008.[3]高西全，丁玉美，数字信号处理（第三版）－学习指导，西安，西安电子科技大学出版社，2008.[4]维纳.K.恩格尔，约翰.G.普罗克斯，数字信号处理－使用MATLAB，刘树棠译，西安，西安交通大学出版社，2008.[5]江志红，深入浅出数字信号处理，北京航空航天大学出版社，2012教学过程设计：复习5分钟，授新课100分钟，安排讨论10分钟，布置作业实验5分钟（时间分配仅供参考）授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授讨论指导其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他第１１页第7次课的教学整体安排授课时间第7周第3-5节课时安排3学时授课题目(教学章、节或主题)：基2FFT快速傅立叶变换教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：了解快速傅立叶变换(FFT)的意义和重要性，掌握按照时间抽取的FFT算法，会分析并计算FFT算法的时间。教学内容：基本内容：基2FFT算法；时域抽取法基2FFT基本原理；频域抽取法基2FFT基本原理。重点：时域抽取法