數(shù)字濾波課程教學(xué)大綱

數(shù)字濾波課程教學(xué)大綱課程編碼：AL041070課程性質(zhì)：任意選修課適用專業(yè)：電子信息工程學(xué)時(shí)學(xué)分：32學(xué)時(shí)2學(xué)分所需先修課：高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信號與系統(tǒng)編寫單位：機(jī)電工程學(xué)院一、課程說明.課程簡介數(shù)字濾波課程是電子信息工程專業(yè)的任意選修課課。在技術(shù)不斷發(fā)展的今天，數(shù)字濾波技術(shù)越來越多的進(jìn)入人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。主要講授時(shí)域離散信號和系統(tǒng)的描述方法；序列傅里葉變換、Z變換、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換，以及用它們對時(shí)域離散信號和系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析的方法；數(shù)字濾波器的基本理論和設(shè)計(jì)方法。該課程的先修課程是高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信號與系統(tǒng)等，這些課程的學(xué)習(xí)，為本課程奠定了相關(guān)的理論基礎(chǔ)。本課程是在學(xué)生學(xué)完了信號與系統(tǒng)的課程后，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)信息、通信等方面的課程或從事數(shù)字濾波方面的工作打基礎(chǔ)的課程。.教學(xué)目標(biāo)要求（1）通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握數(shù)字濾波的基礎(chǔ)理論。（2）熟練掌握無限長單位脈沖響應(yīng)（HR）數(shù)字濾波器的基本理論和設(shè)計(jì)方法。（3）熟練掌握有限長單位脈沖響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器的基本理論和設(shè)計(jì)方法。（4）培養(yǎng)學(xué)生能夠從數(shù)學(xué)概念、物理概念及工程概念去分析問題和解決問題。.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：離散信號和系統(tǒng)的描述方法，z變換及其性質(zhì)，離散傅里葉變換及其性質(zhì)；無限長單位脈沖響應(yīng)（1IR）數(shù)字濾波器的雙線性變換設(shè)計(jì)法和脈沖響應(yīng)不變設(shè)計(jì)法。有限長單位脈沖響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法等。教學(xué)難點(diǎn)：離散傅里葉變換（DFT）理論及應(yīng)用，無限長單位脈沖響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，有限長單位脈沖響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。4.學(xué)時(shí)分配表5.主要教法、學(xué)法次序教學(xué)內(nèi)容理論課學(xué)時(shí)數(shù)第一部分時(shí)域離散信號與時(shí)域離散系統(tǒng)4第二部分時(shí)域離散信號和系統(tǒng)的頻域分析4第三部分離散傅里葉變換4第四部分時(shí)域離散系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2第五部分無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)10第六部分有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)8總計(jì)32教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括：課堂講授、作業(yè)、討論等。課堂講授：采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法。充分利用Matlab編程軟件編寫教學(xué)程序，對課程中的一些重要的概念、公式和理論進(jìn)行演示、驗(yàn)證，理論聯(lián)系實(shí)際，提高形象教學(xué)的效果，加深學(xué)生對重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握程度。作業(yè)：各章課后均有若干個(gè)習(xí)題，要求學(xué)生按時(shí)完成，并交教師批改。教師對學(xué)生作業(yè)中出現(xiàn)的普遍問題及時(shí)給予輔導(dǎo)、解答，并進(jìn)一步督促學(xué)生利用課余時(shí)間提高自學(xué)能力。討論：對于課程中的一些難度較大、不易理解的知識點(diǎn)，除教師講授外再設(shè)置討論教學(xué)環(huán)節(jié)，以幫助學(xué)生理解和掌握相關(guān)的理論。.考核方式及標(biāo)準(zhǔn)本課程為考查課,考核方法為大作業(yè),考核教學(xué)大綱規(guī)定的應(yīng)知應(yīng)會(huì)的內(nèi)容,考核學(xué)生對本課程的基本知識、基本理論等重點(diǎn)內(nèi)容的理解和掌握程度。課程期末成績構(gòu)成：大作業(yè)成績占60%,平時(shí)成績（包括考勤、作業(yè)、討論等）占40占二、各部分教學(xué)綱要第一部分時(shí)域離散信號與時(shí)域離散系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生掌握離散信號與系統(tǒng)的基本概念和分析方法、離散信號頻域分析的基本概念及連續(xù)信號抽樣中的理想模型及頻譜變化規(guī)律。本部分重點(diǎn)線性移不變系統(tǒng)的概念、常系數(shù)線性差分方程的求解、連續(xù)信號的采樣。本部分難點(diǎn)模擬信號到離散信號的頻譜變化，采樣定理。教學(xué)內(nèi)容1常用典型序列及其基本運(yùn)算2時(shí)域離散信號3時(shí)域離散系統(tǒng)4時(shí)域離散系統(tǒng)的輸入輸出描述法5模擬信號數(shù)字處理方法第二部分時(shí)域離散信號和系統(tǒng)的頻域分析（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解時(shí)域離散信號的傅里葉變換的定義和性質(zhì)，掌握z變換、z反變換方法,常用z變換和z變換的性質(zhì)。熟練掌握離散系統(tǒng)函數(shù)及頻率響應(yīng)。本部分重點(diǎn)Z變換、Z反變換、z變換的性質(zhì)和定理、離散系統(tǒng)函數(shù)及頻率響應(yīng)。本部分重點(diǎn)Z反變換系統(tǒng)的極零分析。教學(xué)內(nèi)容1時(shí)域離散信號的傅里葉變換的定義和性質(zhì)2周期序列的離散傅里葉級數(shù)及傅里葉變換表示式3序列的z變換4利用z變換分析信號和系統(tǒng)的頻響特性第三部分離散傅里葉變換（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的熟練掌握數(shù)字譜分析基本方法--DFT及性質(zhì)；掌握頻域抽樣定理，了解DFT的應(yīng)用。本部分重點(diǎn)DFT、DFT的性質(zhì)、頻率域抽樣。本部分難點(diǎn)DFTO教學(xué)內(nèi)容1離散博里葉變換的定義及物理意義2離散傅里葉變換的基本性質(zhì)3頻率域采樣4DFT應(yīng)用舉例第四部分時(shí)域離散系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的使學(xué)生掌握HR及FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)，?了解同一傳遞函數(shù)可用不同的運(yùn)算結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，以及這些結(jié)構(gòu)在性能上的特點(diǎn)。本部分重點(diǎn)□R及FIR的基本結(jié)構(gòu)。本部分難點(diǎn)HR及FIR的基本結(jié)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容1用信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)IIR系統(tǒng)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)FIR系統(tǒng)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4線性相位結(jié)構(gòu)5頻率采樣結(jié)構(gòu)第五部分無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)（10學(xué)時(shí)）教學(xué)目的使學(xué)生理解HR的含義，掌握HR的設(shè)計(jì)方法。熟練掌握應(yīng)用沖激響應(yīng)不變法和雙線性變換法設(shè)計(jì)數(shù)字低通濾波器。本部分重點(diǎn)沖激不變法、雙線性變換法。本部分難點(diǎn)□R數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法教學(xué)內(nèi)容1數(shù)字濾波器的基本概念2模擬濾波器的設(shè)計(jì)3用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字低通濾波器4用雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字低通濾波器5數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計(jì)第六部分有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)（8學(xué)時(shí)）教學(xué)目的使學(xué)生掌握線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)，熟練掌握窗函數(shù)法。本部分重點(diǎn)窗函數(shù)設(shè)計(jì)法。本部分難點(diǎn)FIR的設(shè)計(jì)方法。教學(xué)內(nèi)容1線性相位FIR數(shù)字濾波器的條件和特點(diǎn)2利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器3IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較三、教材及教學(xué)資源使用教材：高希全.數(shù)字信號處理（第三版）.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2008.參考書：[1]鄭君里.信號與系統(tǒng)（第三版）.北京:高等教育