《數(shù)字信號處理A》教學(xué)大綱

課程代碼：06150411

課程性質(zhì)：專業(yè)必修課

學(xué)分：3學(xué)分

學(xué)時：48學(xué)時（理論40學(xué)時，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時）

先修課程：高等數(shù)學(xué)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字電子技術(shù)

后續(xù)課程：DSP技術(shù)及應(yīng)用、數(shù)字圖像處理、隨機(jī)信號處理

適用專業(yè)：測控技術(shù)與儀器

開課單位：電子信息工程學(xué)院

一、課程說明

《數(shù)字信號處理A》是電子電氣類專業(yè)的一門專業(yè)必修課。本課程主要講授離散時域信

號和系統(tǒng)的基本理論和分析方法，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程

及研究與解決數(shù)字化的實(shí)際工程問題奠定理論基礎(chǔ)。本課程目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)字信號處

理系統(tǒng)化的概念，使學(xué)生正確理解其基本理論、基本原理和一般方法；為學(xué)習(xí)電子信息類課

程奠定基礎(chǔ)。本課程強(qiáng)調(diào)工程理念，重視提高學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用所

學(xué)知識分析解決工程問題，促進(jìn)自主性學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性工作。

二、課程目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：

課程目標(biāo)1：使學(xué)生建立數(shù)字信號處理的基本概念，掌握數(shù)字信號處理的基本原理、理

論和方法，了解數(shù)字信號處理的新方法和新技術(shù)，熟練應(yīng)用現(xiàn)代工具進(jìn)行數(shù)字信號處理的仿

真、分析和設(shè)計(jì)，達(dá)到能夠?qū)?shù)字信號和系統(tǒng)進(jìn)行分析、處理和設(shè)計(jì)的能力水平。

課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠通過數(shù)學(xué)方法分析一些基本和實(shí)際問題，對實(shí)際工程問題進(jìn)行

抽象建模，應(yīng)用數(shù)學(xué)、數(shù)字信號處理的基本知識分析實(shí)際的工程問題并提出相應(yīng)解決方案,

提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，能夠?qū)I(yè)知識用于解決電子信息領(lǐng)域中的復(fù)雜工程

問題，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

課程目標(biāo)3：具有與測控技術(shù)與儀器實(shí)踐相關(guān)的人文、歷史、環(huán)境、法律、安全、倫理

等知識，能夠在測控技術(shù)與儀器領(lǐng)域的工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)

任。熱愛祖國，擁護(hù)中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀，具有良好的思想品德、

道德修養(yǎng)和敬業(yè)愛崗、熱愛勞動。

三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求

《數(shù)字信號處理A》課程教學(xué)目標(biāo)對電子電氣類專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。

表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系

支撐

畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)強(qiáng)度

1.3能夠?qū)y控技課程目標(biāo)1：使學(xué)生建立數(shù)字信號

術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識處理的基本概念，掌握數(shù)字信號處

工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、與數(shù)學(xué)模型用于理的基本原理、理論和方法，了解

自然科學(xué)、儀器科學(xué)的基測控技術(shù)與儀器數(shù)字信號處理的新方法和新技術(shù)，

H

本理論和專業(yè)技能用于解專業(yè)工程問題的熟練應(yīng)用現(xiàn)代工具進(jìn)行數(shù)字信號處

決復(fù)雜測控工程問題。推演分析，提出解理的仿真、分析和設(shè)計(jì)，達(dá)到能夠

決復(fù)雜工程問題對數(shù)字信號和系統(tǒng)進(jìn)行分析、處理

的方案。和設(shè)計(jì)的能力水平。

2.3能夠根據(jù)數(shù)課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠通過數(shù)學(xué)

2.問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和測方法分析一些基本和實(shí)際問題，對

學(xué)、自然科學(xué)和儀器科學(xué)控領(lǐng)域工程科學(xué)實(shí)際工程問題進(jìn)行抽象建模，應(yīng)用

的基本原理，識別、表達(dá)的基本原理，并結(jié)數(shù)學(xué)、數(shù)字信號處理的基本知識分

儀器科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)工程合文獻(xiàn)研究，對測析實(shí)際的工程問題并提出相應(yīng)解決M

問題，并能通過研究文獻(xiàn)控領(lǐng)域復(fù)雜工程方案，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問

分析復(fù)雜測控工程問題，問題進(jìn)行綜合分題的能力，能夠?qū)I(yè)知識用于解

以獲得有效結(jié)論。析?，并獲得有效結(jié)決測控技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的復(fù)雜工

論。程問題，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)”和開發(fā)。

課程目標(biāo)3：具有與測控技術(shù)與儀

4.1能夠運(yùn)用測控器實(shí)踐相關(guān)的人文、歷史、環(huán)境、

8.職業(yè)規(guī)范：具有良好的技術(shù)與儀器學(xué)科法律、安全、倫理等知識，能夠在

人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會相關(guān)原理和方法，測控技術(shù)與儀器領(lǐng)域的工程實(shí)踐中

責(zé)任感，能夠在測控工程對測控工程領(lǐng)域理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，M

實(shí)踐中理解并遵守工程職相關(guān)的各類元件、履行責(zé)任。熱愛祖國，擁護(hù)中國共

業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。設(shè)備特性進(jìn)行研產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)，樹立科學(xué)的世界觀、人

究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。生觀，具有良好的思想品德、道德

修養(yǎng)和敬業(yè)愛崗、熱愛勞動。

注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。

四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配

1.理論部分

理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。

表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配

理論實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的課

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

學(xué)時學(xué)時程目標(biāo)

1.離散時間信號與系統(tǒng)教學(xué)要求：使學(xué)生掌握離散時間信

1.1離散時間信號與系統(tǒng)號與系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識；掌握連續(xù)時

的基礎(chǔ)知識間信號的采樣、離散時間系統(tǒng)的時

1.2連續(xù)時間信號的采樣域分析方法以及系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)

601、2、3

1.3離散時間系統(tǒng)的時域定性。

分析方法重點(diǎn)：連續(xù)時間信號的采樣與離散

1.4系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定時間系統(tǒng)的時域分析。

性難點(diǎn)：離散時間信號和系統(tǒng)分析。

2.Z變換教學(xué)要求：使學(xué)生了解Z變換及其

2.1Z變換及其性質(zhì)性質(zhì)；掌握序列的Z變換及收斂域621、2、3

2.2序列的Z變換及收斂域的特點(diǎn)；掌握拉氏變換、傅里葉變

的特點(diǎn)換域Z變換的關(guān)系。

2.3拉氏變換、傅里葉變換重點(diǎn)：序列Z變換及收斂域的特點(diǎn)。

域Z變換的關(guān)系難點(diǎn)：拉氏變換、傅里葉變換域Z

變換的關(guān)系。

教學(xué)要求：使學(xué)生掌握周期序列離

3.離散傅里葉變換

散傅里葉級數(shù)的定義及性質(zhì)以及離

3.1周期序列離散傅里葉

散傅里葉變換的概念和性質(zhì)；理解

級數(shù)的定義及性質(zhì)501、2、3

離散傅里葉變換的物理意義。

3.2離散傅里葉變換的概

重點(diǎn)：離散傅里葉變換概念和性質(zhì)。

念和性質(zhì)

難點(diǎn)：離散傅里葉變換共掘?qū)ΨQ性。

4.快速傅里葉變換教學(xué)要求：使學(xué)生掌握按時間抽選

4.1概述的基2-FFT和按頻率抽選的基2

4.2時域抽取基2FFT基本-FFT的基本思想和方法。

421、2、3

原理重點(diǎn)：按時間抽選的基2-FFT和按

4.3頻域抽取基2FFT基本頻率抽選的基2-FFT的算法原理。

原理難點(diǎn)：蝶形圖的理解

教學(xué)要求：使學(xué)生掌握IIR數(shù)字濾

5.數(shù)字濾波器的基本結(jié)

波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；掌握FIR數(shù)

構(gòu)

字濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5.1HR數(shù)字濾波器的基本

重點(diǎn)；HR數(shù)字濾波器的級聯(lián)和并聯(lián)501、2、3

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)；FIR數(shù)字濾波器的級聯(lián)和頻

5.2FIR數(shù)字濾波器的基本

率抽樣型。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

難點(diǎn)：數(shù)字信號處理中的實(shí)現(xiàn)。

6.IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)

方法

教學(xué)要求：使學(xué)生理解脈沖響應(yīng)不

6.1模擬低通濾波器的設(shè)

變法設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的基本思想和

計(jì)方法

方法；理解雙線性不變法設(shè)計(jì)數(shù)字

6.2脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)

濾波器的基本原理及特點(diǎn)。821、2、3

數(shù)字濾波器的基本思想和

重點(diǎn)：脈沖響應(yīng)不變法；雙線性變

方法

換法。

6.3雙線性不變法設(shè)計(jì)數(shù)

難點(diǎn)：模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)方法。

字濾波器的基本原理及特

點(diǎn)

7.FIR數(shù)字漉波器的設(shè)計(jì)教學(xué)要求:使學(xué)生掌握線性相位FIR

方法數(shù)字濾波器保持線性相位的條件及

7.1線性相位FIR數(shù)字濾波頻率響應(yīng)的特點(diǎn)；掌握窗函數(shù)法設(shè)

器保持線性相位的條件及計(jì)FIR數(shù)字濾波器的方法以及窗函

頻率響應(yīng)的特點(diǎn)數(shù)對設(shè)計(jì)結(jié)果的影響；理解FIR濾

621、2、3

7.2窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字波器和HR濾波器的特點(diǎn)，并進(jìn)行

濾波器的方法以及窗困數(shù)比較。

對設(shè)計(jì)結(jié)果的影響重點(diǎn)：線性相位FIR數(shù)字濾波器頻

7.3FIR濾波器和HR濾波率響應(yīng)的特點(diǎn)。

器的特點(diǎn)難點(diǎn)：窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器。

合計(jì)408

2.實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。

表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時

對應(yīng)的課

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時

程目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：了解離散時間信號的特點(diǎn)；掌

握利用MATLAB產(chǎn)生離散時間信號，并

1.離散時間信號的

實(shí)現(xiàn)信號可視化的方法。21

表示及運(yùn)算

實(shí)驗(yàn)要求：能夠熟練利用MATLAB對離

散時間信號進(jìn)行基本運(yùn)算。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：了解離散LTI系統(tǒng)單位脈沖

響應(yīng)MATLAB實(shí)現(xiàn)方法；掌握禽散LTI

2.離散時間LTI系系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的MATLAB實(shí)現(xiàn)方

21

統(tǒng)的響應(yīng)法。

實(shí)驗(yàn)要求：掌握如何判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方

法。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：了解HR數(shù)學(xué)濾波涉的基本結(jié)

構(gòu)和函數(shù)語言的實(shí)現(xiàn)格式；掌握IIR數(shù)字

3.IIR數(shù)字濾波器的

濾波器的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法。22

MATLAB實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)要求：學(xué)會利用設(shè)計(jì)的I【R濾波器進(jìn)

行信號的濾波處理。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：了解窗函數(shù)的MATLAB實(shí)現(xiàn)

函數(shù)；掌握FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理

4.FIR數(shù)字濾波器

與設(shè)計(jì)方法。22

的MATLAB實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)要求：學(xué)會利用設(shè)計(jì)的FIR濾波器進(jìn)

行信號的濾波處理。

合計(jì)8

五、教學(xué)方法及手段

本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教

學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)，學(xué)生比較全面地理解數(shù)字信號處理的基本原埋、理論和方法，了

解數(shù)字信號處理的新方法和新技術(shù)，熟練應(yīng)用現(xiàn)代工具進(jìn)行數(shù)字信號處理的仿真、分析和設(shè)

計(jì)，達(dá)到能夠?qū)?shù)字信號和系統(tǒng)進(jìn)行分析、處理和設(shè)計(jì)的能力水平。能夠?qū)I(yè)知識用于解

決測控技術(shù)與儀器領(lǐng)域中為復(fù)雜工程問題，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動力學(xué)的基本

理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維.

六、課程資源

1.推薦教材：

（1）高西全丁玉美.數(shù)字信號處理（第五版）.2022年.

2.參考書：

（1）程佩青.數(shù)字信號處理教程.2018年.

（2）奧本海姆.離散時間信號處理.2015年.

（3）陳后金.數(shù)字信號處理（第3版）.2019年.

3.期刊：

(1)IETSignalProcessing,InstitutionofEngineeringandTechnology

(2)IEEEIransaclionsonSignalProcessing,InstituteoiElectricalandElectronics

Engineers

Inc.

(3)信號處理，中國電子學(xué)會

(4)圖像與信號處理，漢斯出版社

(5)數(shù)據(jù)采集與處理，中國電子學(xué)會和南京航空航天大學(xué)

4.網(wǎng)絡(luò)資源：

(1)https:〃www./course/NJUPT-10021/4009.

(2)/course/BUAA-10018G7014.

七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐

課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對

課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。

表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐

考核占課程目標(biāo)

考核/評價細(xì)則

環(huán)節(jié)比123

課Vq

(1)根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考7

堂

核，滿分100分。

表15

(2)以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比

現(xiàn)663

例計(jì)入課程總評成績。

1

7

(1)根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告

過質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；

程實(shí)(2)每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值

15

性驗(yàn)作為此環(huán)節(jié)的最終成績。69

考(3)以實(shí)驗(yàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)

核入課程總評成績。

(1)主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和Tq

掌握程度，滿分100分；

作(2)每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為

10

業(yè)此環(huán)節(jié)的最終成績。

442

(3)以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)

入課程總評成績。

(1)卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成Vq7

績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。

期末(2)主要考核離散時域信號和系統(tǒng)的基本理論和分

60

考核析方法，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法等內(nèi)容。252510

(3)考試題型為：選擇題、填空題、判斷題、簡答

題和分析計(jì)算題等。

合計(jì)：100分414415

八、考核與成績評定

1.考核方式及成績評定

考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試等方式對學(xué)生.進(jìn)行考核

評價。

考核基本要求：考核總成績由期末試卷成績和過程性考核成績組成。其中：期末試

卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%）,試題類型為選擇題、填空題、判斷題、簡答題和分析計(jì)

算題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%,綜合應(yīng)用

題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；

過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。

2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)

過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。

表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)

所占

考核方式比重100>x>9090>x>8080>x>7070>x>60xv60

（%）

筆記完整.筆記不完

筆記完整，積上課不認(rèn)上課不認(rèn)

認(rèn)真參與教整，偶爾參

極參與教學(xué)真，上課不真，上課不

學(xué)活動，回與教學(xué)活

課堂表現(xiàn)40活動,踴躍回記筆記，偶記筆記，不

答問題準(zhǔn)確動，回答問

答問題，準(zhǔn)確爾參與教參與教學(xué)活

率大于題準(zhǔn)確率大

率大于90%o學(xué)活動。動。

80%o于70%。

作業(yè)完整，思作業(yè)完整，不交作業(yè)2不交作業(yè)4不交作業(yè)5

路清晰，準(zhǔn)確準(zhǔn)確率大于次以內(nèi)，準(zhǔn)