《数字信号处理》实验教学大纲

1、数字信号处理实验教学大纲（课程代码：08121013）一、课程基本情况（一）课程名称:（中文）：数字信号处理 （英文）：Digital Signal Processing （二）课程类别：专业课 必修（三）课程性质：独立设课数字信号处理是一门理论和实践密切结合的课程，它是采用数值计算的方法实现信号的处理，其实现方法有软件实现和硬件实现两种，软件实现方法指的是用户按照数字信号处理的原理和算法编写程序在通用计算机上实现，硬件实现是根据数字信号处理的原理和算法设计硬件结构图，用乘法器、加法器、延时器、存储器以及接口实现。（四）学时、学分1.课程总学时与学分：学时数:84 学分数:42.实验学时与学分

2、：学时数:12 学分数:0.5（五）适用专业：电子信息科学与技术、通信工程、物理学、应用电子技术、物理教育（六）大纲执笔：李卫兵（七）大纲审批： （八）制定（修订）时间： 二、实验教学目的与基本要求 通过实验，使得学生在实验过程中了解简单但是完整的数字信号处理的工程实现方法和流程，从而对数字信号处理理论有更深入的认识。有关数字信号处理的应用越来越广泛，作为相关专业的理工科大学生必须掌握数字信号处理的基础理论知识。通过该课程的学习，使学生巩固和加深数字信号处理的理论知识，通过实践进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良

3、好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。三、实验内容与基本要求（一）实验项目一览序号实验项目名称学时实验类型实验类别每组人数备注1MATLAB简单应用3验证型选做2人2常见离散信号产生和实现3验证型选做2人3信号、系统及系统响应3验证型必做2人4应用FFT对信号进行频谱分析3设计型必做2人5离散系统的变换域分析3设计型必做2人6有限冲激响应数字滤波器设计3设计型选做2人7无限冲激响应数字滤波器设计3设计型必做2人8数字信号处理综合设计 6综合型选做2人 注：1.实验类别分必做和选做两种；实验类型为演示型、验证型、综合型、设计型、研究型、创新型等。2.独立设课的实验不需填写“课程总学时

4、”与“课程总学分”。3.课程类别分基础课、专业基础课、技术基础课和专业课。4.课程性质分独立设课和非独立设课。（二）实验内容及要求实验一 内容：1.数字和数据表示、算术运算 2.关系、逻辑运算符3.流程控制4.绘图与显示5.诊断和帮助工具要求：1.理解 MATLAB 的基本原理2.学习 MATLAB 的一些常用函数仪器：计算机、MATLAB软件实验二 常见离散信号产生和实现内容：1.通过MATLAB实现常用基本函数2.分析离散信号的特性要求：1.加深对常用离散信号的理解；2.掌握matlab中一些基本函数的建立方法。仪器：计算机、MATLAB软件实验三 信号、系统及系统响应内容：1.编写理想采

5、样信号序列、单位脉冲序列、矩形序列2.编写系统单位冲激响应序列、有限长序列线性卷积程序3.离散信号、系统和系统响应的分析要求：1.熟悉理想采样的性质，了解信号采样前后的频谱变化，加深对采样定理的理解。2.熟悉离散信号何系统的时域特性。3.熟悉线性卷积的计算编程方法：利用卷积的方法，观察、分析系统响应的时域特性。4.掌握序列傅氏变换的计算机实现方法，利用序列的傅氏变换对离散信号、系统及系统响应进行频域分析。仪器：计算机、MATLAB软件实验四 应用FFT对信号进行频谱分析内容：1.用Matlab或C语言编制信号产生子程序， 产生典型信号供谱分析用2.画对给出信号逐个进行谱分析，绘出序列和幅频特性

6、曲线3.设计利用快速傅里叶变换FFT计算序列频谱程序；要求：1.在理论学习的基础上，通过本次实验，加深对FFT的理解，熟悉FFT算法及其程序的编写。2.熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法。3.了解应用FFT进行信号频谱分析过程中可能出现的问题，以便在实际中正确应用FFT。仪器：计算机、MATLAB软件实验五 离散系统的变换域分析内容：1.系统传输函数和频率响应 2.系统传输函数的类型3.系统稳定性测试要求：1.加深对离散系统的频率响应分析和零、极点分布的概念理解2.掌握系统的设计方法仪器：计算机、MATLAB软件实验六 有限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计内容：1.编制能产生矩形窗、

7、汉宁窗、汉明窗、三角形窗、布莱克曼窗和凯塞-贝塞尔窗的窗函数子程序。2.编写主程序。用不同窗设计线性相位低通FIR数字滤波器。观察3dB和20dB带宽以及阻带最小衰减，比较四种窗函数对滤波特性的影响。要求：1.掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法2.熟悉线性相位FIR数字滤波器特性3.了解各种窗函数对滤波特性的影响。仪器：计算机、MATLAB软件实验七 无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计内容：1.用双线性变换法设计巴特沃斯和切比雪夫IIR数字滤波器2.绘出数字滤波器在频率区间的幅频响应特性曲线；要求：1.熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法2.掌握数字滤波器的计算机

8、仿真方法。仪器：计算机、MATLAB软件实验八 内容：1.录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样，对采样后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计滤波器，得出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，得出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号。要求：综合运用数字信号处理课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并进行计算机仿真，从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力。仪器：计算机、MATLAB软件四、考核方式与评定标准（一） 考核方式1. 平时操作和实验报告： 占40%2. 操作考试：占60%（二）评分标准百分制五、参考教材（指导书）、参考书 （一） 教材1数字信号处理实验指导书，自编(二) 参考书1.数字信号处理，陈后金，高等教育出版社，2004.72.数字信号处理教程，程佩青，清华大学出版社，2007.23.数字信号处理，刘益成 孙祥娥，电子工业出版社，2004.34.MATLAB6.X信号处理，邹鲲编著，清华大学出版社，20