《数字信号处理》PPT课件 王俊 北京航空航天大学

 
课件内容： 
第1周 CH1绪论、CH2 离散时间信号与系统 
本周学习离散时间信号与系统时域表示方法的基本知识。首先介绍离散时间信号的表示方法、序列的分类、常用序列以及序列的相互关系，接着给出离散时间系统的表示方法、系统的分类、线性时不变（linear time-invariant，LTI）系统的特点、系统的卷积表示、系统的差分方程表示等内容。离散时间信号与系统的时域表示相关知识，可对照《信号与系统》中连续时间信号与系统相关章节内容学习，以提高学习效率。 
CH1 绪论 
CH2-1 离散时间序列 
CH2-2&3 离散系统分类与LTI卷积表示 
CH2-4 LTI系统卷积性质 
CH2-5 差分方程 
CH2 知识导图：课程结构 
CH2 知识导图：离散时间信号与系统 
CH2 实验：课程实验介绍 
CH2 实验：卷积差分实现LTI系统 
CH2 习题解析 
CH2 离散时间信号与系统 测验 
第2周 CH3-1 离散时间傅里叶变换 
本周学习离散时间傅里叶变换DTFT，可对照信号与系统中的连续时间傅里叶变换学习。掌握DTFT定义、时间移位、时域卷积等知识点。深刻理解傅立叶变换是不同频率正交信号线性表示这一数学思想。掌握单位脉冲、矩形窗、单位复指数这几种常用信号得DTFT。 
CH3-1-1&2 DTFT的定义与存在条件 
CH3-1-3 DTFT的性质和定理 
CH3-1-4 DTFT的对称性 
CH3-1 习题解析 
CH3-1 离散时间傅里叶变换 测验 
CH3-1 离散时间傅里叶变换 作业 
第3周 CH3-2 离散傅里叶级数 
本周学习离散时间傅里叶变换DFS，可对照信号与系统中的连续时间傅里叶级数学习。掌握DFS定义，单位周期脉冲串、单位复指数这几种常用信号得DFS。深刻理解DFS是周期序列的线性表示。对比掌握：DTFT连续谱与DFS离散谱，DTFT与DFS之间的联系（可以认为DFS为DTFT的子集）。 
CH3-2-1 DFS的定义 
CH3-2-2 DFS的性质和定理 
CH3-2-3 DFS的对称性 
CH3-2 离散傅里叶级数 测验 
CH3-2 离散傅里叶级数 作业 
第4周 CH3-3 z变换 
本周学习离散时间序列z变换，可对照信号与系统中的拉普拉斯变换学习。掌握z变换定义，收敛域，有限长、无限长、因果、反因果、稳定、不稳定这几种典型序列收敛域特点，单位复指数z变换，部分分式求z反变换。学习时对照信号与系统中傅里叶变换、傅里叶级数和拉普拉斯变换，注意DTFT、DFS、z变换之间的关系与异同。 
CH3-3-1&2 z变换的定义与收敛域 
CH3-3-3 z变换的性质和定理 
CH3-3-4 z的反变换 
CH3-3 实验：系统函数的零极点图 
CH3-3 习题解析 
CH3-3 z变换 测验 
CH3-3 z变换 作业 
第5周 CH4 离散系统变换域分析（1） 
本周学习离散时间LTI系统的特征函数、频率响应、幅频响应、相频响应、群延迟。理解线性常系数差分方程表示的LTI系统与有理系统函数之间的关系。掌握单个零极点系统幅频特性，具有分析多个零极点幅频响应的能力。 
CH4-1 LTI系统的表征与特征函数 
CH4-2 LTI系统的频域表示 
CH4-3-1&2 差分方程与z域分析 
CH4-3-3 有理系统频率响应 
CH4 习题解析 
CH4 离散系统变换域分析（1） 测验 
CH4 离散系统变换域分析（1） 作业 
第6周 CH4 离散系统变换域分析（2） 
本周学习频率响应共轭这对特殊的LTI系统、零极点分布规律、以及由此设计因果稳定系统的原理。理解全通系统、最小相位系统幅频特点、零极点分布。掌握对有理系统函数进行全通分解，并设计补偿系统的方法。 
CH4-4-1 幅频特性相同的系统 
CH4-4-2&3 全通系统与全通分解 
CH4-4-4 系统补偿方法 
CH4 知识导图：离散系统变换域分析 
CH4 习题解析 
CH4 离散系统变换域分析（2） 测验 
CH4 离散系统变换域分析（2） 作业 
第7周 CH4 离散系统变换域分析（3） 
本周学习零相位、线性相位系统频域和时域特点，能够利用DTFT对称性、时移性分析零相位、线性相位系统。了解4类因果广义线性相位系统零极点分布，尤其是1、-1处零点分布特点，及各自适合的滤波器种类。至此，离散时间系统的基本理论学习结束，下面将学习离散时间信号与系统的应用。 
CH4-5-1 广义线性相位系统特点 
CH4-5-2 因果广义线性相位系统的频率响应 
CH4-5-3 因果广义线性相位系统零点分布 
CH4-5 实验：LTI系统的频域表示 
CH4 离散系统的变换域分析（3） 测验 
CH4 离散系统的变换域分析（3） 作业 
第8周 CH5 信号的采样与重建 
本周学习连续时间信号采样、连续时间信号重建过程，理解信号采样得到离散信号，量化后得到数字信号。掌握信号采样和重建的过程中时域和频域的变换关系，因此需清楚掌握第3章学习的DTFT相关知识。 
CH5-1&2 数字处理与理想采样 
CH5-3&4 理想重建与余弦信号采样 
CH5-5 采样和重建的实际问题 
CH5 知识导图：信号的采样与重建 
CH5 实验：信号的采样与重建 
CH5 习题解析 
CH5 信号的采样与重建 测验 
CH5 信号的采样与重建 作业 
第9周 CH6 离散傅里叶变换（DFT）（1） 
本周学习DFT定义及本门课各种变换之间的关系，此外，对照上一章时域采样学习频域采样与重建。重点理解和掌握DFS与DTFT之间的频域采样关系，理解DFT为DFS的一个周期（注意DFT的隐周期性）。深刻理解有限长序列的DFT与DTFT之间时域周期延拓。理解计算机等数字系统计算的都是DFT，因此需要掌握由DFT插值得到DTFT、z变换、乃至FT得基本原理和方法。 
CH6-1-1&2 DFT的定义与变换的关系 
CH6-1-3 频域采样与重建 
CH6 知识导图：离散傅里叶变换 
CH6 实验：离散傅里叶变换 
CH6 习题解析 
CH6 离散傅里叶变换（DFT）（1） 测验 
CH6 离散傅里叶变换（DFT）（1） 作业 
第10周 CH6 离散傅里叶变换（DFT）（2） 
本周学习DFT性质和定理、对称性、以及利用DFT完成线性卷积。对比DFT的时移性、时域卷积、对称性与DTFT、DFS对应性质的异同，深刻理解隐周期性。深刻理解线性卷积、周期卷积、圆周卷积的异同。掌握 DFT 实现两个有限长序列的线性卷积的方法。 
CH6-2-1 DFT的性质和定理 
CH6-2-2 DFT的对称性 
CH6-3 DFT完成线性卷积 
CH6 实验：快速卷积 
CH6 习题解析 
CH6 离散傅里叶变换（DFT）（2） 测验 
CH6 离散傅里叶变换（DFT）（2） 作业 
第11周 CH7 快速傅里叶变换（FFT） 
本周学习DFT的快速实现方法FFT。FFT极大地推动了数字信号处理的发展，被认为是数字信号处理学科的开端。掌握基2按时间抽取DIT-FFT、按频率抽取DIF-FFT实现过程，尤其是第一级分解过程。了解蝶形结构。掌握FFT、实序列FFT的实现方法。 
CH7-1 按时间抽取FFT 
CH7-2 按频率抽取FFT 
CH7-3 IFFT、FFT实现及应用 
CH7 知识导图：快速傅里叶变换 
CH7 习题解析 
CH7 快速傅里叶变换（FFT） 测验 
CH7 快速傅里叶变换（FFT） 作业 
第12周 CH8 信号的频域分析方法 
本周学习基于DFT（FFT）的信号频域分析方法。了解利用傅立叶变换分析信号的流程。掌握窗函数主瓣、旁瓣对分辨率和小信号检测的影响，以及提高分辨率和小信号检测性能的方法。掌握DFT（FFT）计算频谱时栅栏效应的原因，影响及其消除方法。 
CH8-1 信号截短（时域加窗） 
CH8-2 DFT运算（频域采样） 
CH8-3 频域分析应用 
CH8 知识导图：信号的频域分析方法 
CH8 实验：信号频谱分析 
CH8 教学案例：基于毫米波雷达的人体行为感知 
CH8 教学案例：基于毫米波雷达的手势测量与识别应用 
CH8 教学案例：基于毫米波雷达的液面高度高精度测量 
CH8 习题解析 
CH8 信号的频域分析方法 测验 
CH8 信号的频域分析方法 作业 
第13周 CH9 数字滤波器设计方法（1） 
本周学习模拟滤波器设计方法、以及利用冲激响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器。掌握模拟低通滤波器设计方法的原理，了解设计过程。理解冲激响应不变法与双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理，掌握两种方法设计滤波器流程，以及保证系统因果稳定性的原理。 
CH9-1 模拟滤波器设计 
CH9-2 冲激响应不变法 
CH9-3 双线性变换法 
CH9 知识导图：数字滤波器设计方法 
CH9 实验：IIR滤波器设计 
CH9 习题解析 
CH9 数字滤波器设计方法（1） 测验 
CH9 数字滤波器设计方法（1） 作业 
第14周 CH9 数字滤波器设计方法（2） 
本周学习利用窗函数法和频率采样法设计FIR数字滤波器。掌握窗函数设计法设计 FIR 滤波器流程，了解频率采样法设计 FIR 滤波器流程。掌握窗函数主瓣、旁瓣对滤波器过渡带、纹波的影响机理，以及减小过渡带和纹波的方法。理解两种方法保证线性相位的方法。 
CH9-4 窗函数设计滤波器原理 
CH9-5 窗函数法设计滤波器 
CH9-6 频率采样法设计滤波器 
CH9 实验：FIR滤波器设计 
CH9 习题解析 
CH9 数字滤波器设计方法（2） 测验 
CH9 数字滤波器设计方法（2） 作业 
第15周 CH10 数字滤波器实现方法 
本周学习IIR和FIR数字滤波器的流图实现方法。掌握IIR滤波器直接型、级联型、并联型的流图表示法，掌握上述各流图零极点是否可独立控制，理解流图反馈域IIR之间的关系，了解转置型流图。掌握4类广义线性相位FIR滤波器直接型、频率采样型滤波器的流图表示法。了解不同结构流图对量化误差的敏感原理，了解零极限环。 
CH10-1-1 IIR滤波器流图表示（直接型） 
CH10-1-2 IIR滤波器流图表示（级联并联转置） 
CH10-2 FIR滤波器流图表示 
CH10-3 数字滤波器的有限字长效应 
CH10 知识导图：数字滤波器实现方法 
CH10 实验：IIR滤波器实现 
CH10 实验：FIR滤波器实现 
CH10 习题解析 
CH10 数字滤波器实现方法 测验 
CH10 数字滤波器实现方法 作业 
第16周 CH11 采样率转换 
本周学习多率信号中的采样率转换的原理。掌握整数倍抽取和插值频谱变化以及处理流程。理解整数倍抽取和插值中滤波器的多相分解高效实现。 
CH11 采样率转换 
CH11 知识导图：《数字信号处理》