数字滤波课程教学大纲

数字滤波课程教学大纲课程编码：AL041070课程性质：任意选修课适用专业：电子信息工程学时学分：32学时2学分所需先修课：高等数学、概率统计、线性代数、复变函数与积分变换、信号与系统编写单位：机电工程学院一、课程说明.课程简介数字滤波课程是电子信息工程专业的任意选修课课。在技术不断发展的今天，数字滤波技术越来越多的进入人们生活的各个领域。主要讲授时域离散信号和系统的描述方法；序列傅里叶变换、Z变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换，以及用它们对时域离散信号和系统进行频域分析的方法；数字滤波器的基本理论和设计方法。该课程的先修课程是高等数学、概率统计、线性代数、复变函数与积分变换、信号与系统等，这些课程的学习，为本课程奠定了相关的理论基础。本课程是在学生学完了信号与系统的课程后，为学生进一步学习有关信息、通信等方面的课程或从事数字滤波方面的工作打基础的课程。.教学目标要求（1）通过本课程的学习，要求学生掌握数字滤波的基础理论。（2）熟练掌握无限长单位脉冲响应（HR）数字滤波器的基本理论和设计方法。（3）熟练掌握有限长单位脉冲响应（FIR）数字滤波器的基本理论和设计方法。（4）培养学生能够从数学概念、物理概念及工程概念去分析问题和解决问题。.教学重点难点教学重点：离散信号和系统的描述方法，z变换及其性质，离散傅里叶变换及其性质；无限长单位脉冲响应（1IR）数字滤波器的双线性变换设计法和脉冲响应不变设计法。有限长单位脉冲响应（FIR）数字滤波器的窗函数设计法等。教学难点：离散傅里叶变换（DFT）理论及应用，无限长单位脉冲响应（IIR）数字滤波器的设计，有限长单位脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计等内容。4.学时分配表5.主要教法、学法次序教学内容理论课学时数第一部分时域离散信号与时域离散系统4第二部分时域离散信号和系统的频域分析4第三部分离散傅里叶变换4第四部分时域离散系统的网络结构2第五部分无限脉冲响应数字滤波器的设计10第六部分有限脉冲响应数字滤波器的设计8总计32教学环节主要包括：课堂讲授、作业、讨论等。课堂讲授：采用多媒体教学与传统教学相结合的教学方法。充分利用Matlab编程软件编写教学程序，对课程中的一些重要的概念、公式和理论进行演示、验证，理论联系实际，提高形象教学的效果，加深学生对重点教学内容的理解和掌握程度。作业：各章课后均有若干个习题，要求学生按时完成，并交教师批改。教师对学生作业中出现的普遍问题及时给予辅导、解答，并进一步督促学生利用课余时间提高自学能力。讨论：对于课程中的一些难度较大、不易理解的知识点，除教师讲授外再设置讨论教学环节，以帮助学生理解和掌握相关的理论。.考核方式及标准本课程为考查课,考核方法为大作业,考核教学大纲规定的应知应会的内容,考核学生对本课程的基本知识、基本理论等重点内容的理解和掌握程度。课程期末成绩构成：大作业成绩占60%,平时成绩（包括考勤、作业、讨论等）占40占二、各部分教学纲要第一部分时域离散信号与时域离散系统（4学时）教学目标使学生掌握离散信号与系统的基本概念和分析方法、离散信号频域分析的基本概念及连续信号抽样中的理想模型及频谱变化规律。本部分重点线性移不变系统的概念、常系数线性差分方程的求解、连续信号的采样。本部分难点模拟信号到离散信号的频谱变化，采样定理。教学内容1常用典型序列及其基本运算2时域离散信号3时域离散系统4时域离散系统的输入输出描述法5模拟信号数字处理方法第二部分时域离散信号和系统的频域分析（4学时）教学目标了解时域离散信号的傅里叶变换的定义和性质，掌握z变换、z反变换方法,常用z变换和z变换的性质。熟练掌握离散系统函数及频率响应。本部分重点Z变换、Z反变换、z变换的性质和定理、离散系统函数及频率响应。本部分重点Z反变换系统的极零分析。教学内容1时域离散信号的傅里叶变换的定义和性质2周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换表示式3序列的z变换4利用z变换分析信号和系统的频响特性第三部分离散傅里叶变换（4学时）教学目的熟练掌握数字谱分析基本方法--DFT及性质；掌握频域抽样定理，了解DFT的应用。本部分重点DFT、DFT的性质、频率域抽样。本部分难点DFTO教学内容1离散博里叶变换的定义及物理意义2离散傅里叶变换的基本性质3频率域采样4DFT应用举例第四部分时域离散系统的网络结构（2学时）教学目的使学生掌握HR及FIR数字滤波器的基本结构，•了解同一传递函数可用不同的运算结构实现，以及这些结构在性能上的特点。本部分重点□R及FIR的基本结构。本部分难点HR及FIR的基本结构。教学内容1用信号流图表示网络结构IIR系统基本网络结构FIR系统基本网络结构4线性相位结构5频率采样结构第五部分无限脉冲响应数字滤波器的设计（10学时）教学目的使学生理解HR的含义，掌握HR的设计方法。熟练掌握应用冲激响应不变法和双线性变换法设计数字低通滤波器。本部分重点冲激不变法、双线性变换法。本部分难点□R数字滤波器的设计方法教学内容1数字滤波器的基本概念2模拟滤波器的设计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第六部分有限脉冲响应数字滤波器的设计（8学时）教学目的使学生掌握线性相位FIR滤波器的特点，熟练掌握窗函数法。本部分重点窗函数设计法。本部分难点FIR的设计方法。教学内容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3IIR和FIR数字滤波器的比较三、教材及教学资源使用教材：高希全.数字信号处理（第三版）.西安：西安电子科技大学出版社,2008.参考书：[1]郑君里.信号与系统（第三版）.北京:高等教育