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1、信号分析与处理教学大纲一、课程信息课程名称：信号分析与处理课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：64计划学分：4先修课程：无选用教材：信号分析与处理，吴京主编，2014年，电子工业出版社教材。适用专业：该课程可作为高等院校电子，通信、信息、自动化，光电、计算机等专业的本 科生教学课程,也可供从事相关领域的科技人员参考。课程负责人：二、课程简介该课程主要介绍信号的基本概念及信号分析与处理的基本方法。内容包括信号的基本概 念和基本运算，连续和离散时间傅里叶变换，离散傅里叶变换及其快速算法、拉普拉斯变换,Z 变换，并对连续时间和离散时间系统及其分析方法、模拟和数字滤波器的基本
2、原理及其设计 进行了简单介绍。目标是使学生能够对时域和频域知识进行清楚的思考，并能在两者中进行 转换。采用了理论推导和应用分析相结合的方法，着重让学生掌握信号分析与处理的基本原 理、分析和处理方法。三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1工程知识本课程分为11章：第1章;从信号的分类入手,介绍了常用的连续时间信号 和离散时间信号,并讨论了信号的运算和卷积运算；第2章;线性时不变系统的时域分析；第3章;连续时间信号的频域分析；第4章;连续时间信号及系统的复频域分析；第5章;连续时间滤波器，主要讨论模拟滤波器的原理和设计方法；第6章:抽样，从连续到离散的过渡；第7章;离散时间信号的频
3、域分析；第8章;离散LTI系统的z域分析；第9章;离散傅里叶变换；第10章:快速傅里叶变换；第11章;数字滤波器设计,主耍讨论数字滤波器的原理L和设计方法。2问题分析通过让学生对实际的信号和系统进行变换域分析，训练 学生解决实际问题的能力;通过介绍一些最新的信号处 理方法，培养学生运用已掌握的信号处理知识来学习、理 解和掌握新方法与新技术的能力。H3设计/开发解决方案该课程强调了信号、系统、变换和滤波器的基本原理及 应用。它涉及全面了解时域和频域关系的重要概念。目 标是使学生能够对时域和频域知识进行清楚的思考，并 能在两者中进行转换。H4研究L5使用现代工具M6工程与社会学生能够意识到信号分析
4、与处理的重要性，具备一定的 社会责任感。L7环境和可持续发展L8职业规范L9个人和团队1 .学会个人发展和团队合作，提高个人和团队的综合素 质。2 .学会与他人合作和沟通，建立良好的人际关系和团 队合作氛围。H10沟通1 .学会进行有效的沟通和表达，与客户、同事和上级保 持良好的沟通和协作。2 .学会进行跨文化沟通和合作，提高国际化视野和跨 文化交流能力。M11项目管理L12终身学习1 .学会进行自我学习和自我提升，不断提高自身的专 业水平和创新能力。2 .学会进行终身学习和职业发展规划，不断拓展职业 领域和发展空间。H、课程教学内容注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要
5、求与相关教学要求的具 体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三 档分别表示为“H” 或。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程 与所对应的专业毕业要求条目不相关。章节名称主要内容重难点关键词学时类型U!1信号与系统的 基本概念信号及其分类常用信号及其基本特性 信号时域运算 系统及其表示 系统的分类这一章讨论有关信号 和系统的一些基本概 念和重要性质，还要讨 论一些常用信号及信 号的基本运算，它们在 信号分析中占有十分 重要的地位。6理论2线性时不变系 统的时域分析连续时间系统的时域分析 离散时间系统的时域分析 系统的单位冲激响应与单 位样值响
6、应连续时间LTI系统;卷积积 分离散时间LTI系统:卷积和 系统的特征根及特征模式 对系统行为的影响本章将讨论卷积运算 的主要性质及其计算 方法，对于这些内容应 给予高度重视。此处的 性质和计算方法在变 换域中同样适用。6理论3连续时间信号 的频域分析任意信号分解为正交函数 周期信号的傅里叶级数 非周期信号的傅里叶变换应用数学上的傅里叶 级数和傅里叶变换对 连续时间信号进行讨 论。6理论4连续时间信号 及系统的复频 域分析拉普拉斯变换单边拉普拉斯反变换 利用拉普拉斯变换求解LTI 系统的响应系统函数分析系统的图形表示方法本章引入复频率s二。 +jw(0,w均为实数)， 以复指数信号ex为基 本
7、信号，将信号x(t)分 解成具有不同复频率 的复指数分量之叠加。 而LTI系统的零状态响 应是输入信号各个复 指数分量引起的响应 之叠加。另外，若系统 的初始状态不为零，用 这种方法也可以求解 全响应。这种分析方法 称为复频域分析或者s 域分析。7理论5连续时间滤波 器线性时不变系统的频率响 应线性时不变系统中信号的传输理想和实际滤波器系统函数极零点对滤波器 特性的影响本章将从线性时不变 系统的频率响应H(jw) 人手，向大家介绍线性 时不变系统对激励信 号频谱变换作用的具 体体现，建立信号经过 线性系统传输的一些 重要概念，包括无失真 传输条件、理想滤波器6理论模型、实际可实现的滤 波系统，
8、以及系统函数 极零点对滤波器特性 的影响等。6抽样:从连续 到离散的过渡时域抽样实际抽样的过程实际信号的重建过程 频谱混叠频域抽样定理本章首先建立抽样的 概念，随后介绍时域抽 样定理，即如何才能用 一个连续时间信号的 样本值来表示这个连 续时间信号本身；并证 明一个连续时间信号 能真正由其样本值恢 复出来的条件，以及实 际抽样的过程；如何从 样本值重建连续时间 信号的过程，以及当条 件不满足时带来的后 果；由于时域和频域具 有对称性，抽样也可在 频域进行，因此最后还 将介绍频域抽样定理。6理论7离散时间信号 的频域分析离散时间傅里叶级数 (DTFS)非周期信号的傅里叶变换 几种傅里叶变换的关系
9、 离散时间线性时不变系统 的频域分析这一章要对离散 时间信号讨论类似的 结果，采用的途径与连 续时间信号所用的是 完全并行的。首先，将 周期序列x(n)表示为 由离散时间复指数(或 正弦)及其谐波构成的 傅里叶级数,然后再将 这种表示推广到非周 期序列x(n),这里仍将 x(n)作为周期信号在 周期趋于无穷大时的 极限情况来对待。4理论8离散时间LTI 系统的z域分 析z变换利用单边z变换求解LTI系统的响应系统函数学习其复频域的分析 方法一 z变换。z变 换与在第4章中学习 的拉普拉斯变换类似， 是离散时间傅里叶变 换的推广。它将描述 系统的差分方程变换 为代数方程,而且包含 了系统的初始状
10、态，从5理论而口J以求解系统全响 应。9离散傅里叶变 换离散傅里叶变换(DFT)DFT与z变换、傅里叶变换 的相互关系DFT等效数字滤波器组DFT的性质用DFT实现线性时不变系 统DFT进行信号的频谱分析DFT是数字信号处理中 最基本的，也是最重 要的运算。它除了在 理论上相当重要之 外，由于存在着离散 傅里叶变换的有效快 速算法,因而离散傅里 叶变换在各种数字信 号处理的算法中起着 核心的作用。6理论10快速傅里叶变 换改进DFT计算的方法按时间抽取(DIT)的FFT算 法按频率抽取(DIF)的FFT算 法本章中通过对DFT的 算法特点的分析，来说 明改进算法的方法和 FFT算法的原理。重点
11、 以基2算法为例进行 分析。6理论11数字滤波器设 计数字滤波器的基本结构 HR数字滤波器的设计 FIR滤波器设计主要讨论数字滤波器 的实现方法，即它的运 算结构。由于运算结 构的不同会影响系统 的精度、误差、稳定 性.经济性及运算速度 等许多主要性能。先 讲解数字滤波器的基 木结构及其表示方法， 然后分别介绍无限长 单位抽样响应滤波器 和有限长单位抽样响 应滤波器的网络结 构。6理论五、考核要求及成绩评定序号成绩类别考核方式考核要求权重(%)备注1期末成绩期末考试考试50百分制，60分为及格2平时成绩课后作业11次40优、良、中、及格、不及格3平时表现出勤情况10两次未参加课程则无法获得学分
12、注：此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。六、学生学习建议(-)学习方法建议1 .依据专业教学标准，结合岗位技能职业标准，通过案例展开学习，将每个项目分成 多个任务，系统化地学习。2 .通过每个项目最后搭配的习题，巩固知识点。3 .通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队协作能力，学会如何与他人合作、沟通、 协调等等。4 .进行练习和实践，提高自己的技能和应用能力，加深对知识的理解和记忆。(二)学生课外阅读参考资料信号分析与处理，吴京主编，2014年，电子工业出版社教材。七、课程改革与建设该课程采用了理论推导和应用分析相结合的方法，着重让学生掌握信号分析与处理的基 本原理、分析和处理方法;配以一定量的习题和实验，通过让学生对实际的信号和系统进行变 换域分析，训练学生解决实际问题的能力;通过介绍一些最新的信号处理方法，培养学生运用 己掌握的信号处理知识来学习、理解和掌握新方法与新技术的能力。平时对学生的考核内容包括出勤情况、学生的课后作业、课堂讨论等方面，占期末总评 的50%。期末考试成绩占期末总评的50%。制订人 签字：教研室主任签字：院部负责人 签字：修订时 问：年月日