《数字信号处理》PPT课件 南京工程学院 宋宇飞

 
课件内容： 
绪论 
①掌握信号处理的基本概念；②掌握信号处理系统的基本组成及各部分的功能；③了解数字信号处理的特点。 
（1）数字信号处理的基本概念 
（2）数字信号处理的实现方法 
（3）数字信号处理的特点 
（4）数字信号处理系统的基本组成 
（5）本课程的特点和应用 
课程思政: 
在介绍数字信号处理课程内容时，增加实际应用知识，提高专业素养。结合前沿技术，拓展专业视野。 
时域离散信号与时域离散系统 
①理解时域离散信号概念；②理解Ω和ω及f之间的关系；③掌握时域离散系统的表示；④掌握线性系统的判定；⑤掌握时不变系统的判定；⑥掌握系统因果性与稳定性的判定 
（1）时域离散信号——序列 
（2）时域离散系统 
（3）时域离散系统的输入输出描述——线性常系数差分方程 
（4）模拟信号数字信号处理方法 
课程思政: 
在对时域离散系统进行教学时，注意理论联系实际，提高学生基本专业素质。 
时域离散信号与系统的频域分析 
①掌握信号的频域基本分析方法；②掌握序列的Z变换和序列的傅里叶变换之间的关系；③掌握利用Z变换，根据系统的极点位置判断系统的因果性和稳定性；④掌握利用Z变换的零极点分布分析系统的幅频特性 
（1）序列的傅立叶变换的定义及性质 
（2）周期序列的离散傅立叶级数及傅立叶变换 
（3）时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换 
（4）序列的Z变换 
（5）利用Z变换分析离散信号与系统的频域特性 
课程思政: 
1.在介绍z变换时，强调方法论的重要性，让学生能够从多元的角度思考问题。 
2.注重不同变换的对比，让学生学会举一反三。 
离散傅里叶变换(DFT) 
①掌握序列DFT，IDFT变换的求解；②掌握序列DFT、DTFT及ZT的关系；③掌握DFT的应用（IDFT求解，实序列求解，线性卷积求解，谱分析应用） 
（1）离散傅里叶变换的定义 
（2）离散傅里叶变换的基本性质 
（3）频率域采样 
（4）DFT的应用 
课程思政: 
1.针对DFT的频域离散的特点，讨论为什么要在频域进行离散化，从而引入理论和实践相结合的思想。 
2. 针对DFT应用的难点，提倡深入探究，迎难而上的专业探索精神。 
快速傅里叶变换（FFT） 
①掌握按时间抽取和按频率抽取的基2FFT算法原理；②掌握基2FFT算法的蝶形运算单元（按时间抽取和按频率抽取的）；③掌握基2FFT算法运算量的计算，序列倒位序排序，原位计算的概念；④了解进一步减少运算量的措施；⑤了解分裂基FFT算法。 
（1）直接计算DFT的问题及改进的途径； 
（2）基2FFT算法 
（3）进一步减少运算量的措施  
课程思政: 
1.针对科学家提出的FFT时的思路，鼓励学生积极探索科学问题，提高创新意识，思辨能力。 
2.让学生自主探索减少运算量的措施，鼓励学生进行思辨，及时总结，比较。 
无限脉冲响应（IIR）数字滤波器的设计 
①掌握数字滤波器的基本概念和各种分类 ( 数字滤波器及其各项性能指标含义 )；②了解模拟滤波器的设计方法（特别是巴特沃思低通滤波器）；③掌握IIR数字滤波器的设计方法（脉冲响应不变法，双线性变换法）；④掌握脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器的优缺点，理解其中原因；⑤掌握数字高通、带通和带阻滤波器的设计方法（频率转换） 
（1）数字滤波器的基本概念 
（2）模拟滤波器设计 
（3）用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器 
（4）用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器 
（5）数字高通、带通和带阻滤波器的设计 
（6）IIR数字滤波器的直接设计法 
课程思政: 
1.结合模拟滤波器推演到数字滤波器的思想，提高学生科学思想。 
2.注意和脉冲响应不变法的对比，提高学生对比学习的能力。 
3.在教学中，注意深入学习科学方法论，强调整体设计流程，提升学生学业素养和学习能力。 
有限脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计 
①掌握线性相位FIR 数字滤波器的条件 ( 其单位脉冲响应的特点 )；②掌握窗函数法设计FIR滤波器的方法（窗形状的选择，长度的计算）；③了解吉布斯效应的特点及其产生原因；④掌握频率采样法设计FIR滤波器的方法；⑤了解窗函数法和频率采样法设计FIR滤波器的特点；⑥了解IIR和FIR数字滤波器两类滤波器相比较的特点。 
（1）线性相位FIR数字滤波器的条件和特点 
（2）利用窗函数法设计FIR滤波器 
（3）利用频率采样法设计FIR滤波器 
（4）IIR和FIR数字滤波器的比较 
课程思政: 
1.在线性相位FIR DF教学中，注意和数学、图形的结合，强化学生数理基础的重要性及学科之间的紧密联系。 
2.在窗函数法设计教学中，注意窗形的联系和对比，提高学生关联学习的能力。 
3.在IIR DF和FIR DF比较教学中，注意讲解工程技术选型问题，提升学生工程能力。 
数字信号处理系统的结构与实现 
①掌握信号流图表示方法(常数乘法，单位延时，相加)；②掌握IIR系统的基本网络结构（结构画法，各种结构的特点，适用场合）；③掌握FIR系统的基本网络结构（结构画法，各种结构的特点，适用场合）；④了解量化误差的概念；⑤了解量化效应产生的原因；⑥了解数字信号处理软件实现方法；⑦了解数字信号处理硬件实现的方法（专用硬件的基本特点）；⑧了解其他类型的数字系统。 
（1）数字滤波器结构的表示方法 
（2）IIR滤波器的基本结构 
（3）IIR滤波器的基本结构 
（4）数字信号处理中的量化效应 
（5）数字信号处理的软件和硬件实现 
课程思政: 
1.特别注意不同系统结构的优缺点，提升学生在解决实际问题时，技术选型的能力。 
2.强调DSP最终工程实践所需考虑的问题，提升学生理论结合实际的能力。 
数字信号处理课程实验 
理论与实验相结合，增强对数字信号处理的理解，提高学生的动手能力。 
实验1 信号、系统及系统响应 
实验2 离散信号的DTFT与DFT 
实验3 用FFT做频谱分析 
实验4 时域采样与信号的重建 
实验5 用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器 
实验6 用双线性变换法设计IIR数字滤波器 
实验7 用窗函数法设计FIR数字滤波器 
实验8 用频率采样法设计FIR数字滤波器 
综合实验1 语音信号的采样与分析 
综合实验2 用谱减法实现语音增强 
课程思政：透过现象看本质，探究信号的时域采样与重建