《数字信号处理》课程教案全套 李力利 第1-9章 离散时间信号和系统-离散时间滤波器的实现

PAGEPAGE10“数字信号处理”教案课程名称课程性质：数字信号处理：专业基础课学时：48学时课堂讲授48学时上机实验课外授课对象：电子信息与电气工程学院信息工程、电子科学与技术、信息工程（IEEE试点班）三年级本科生授课学期：秋季学期绪论随着数字信号处理学科理论和方法的发展，以及应用领域的日益广泛，数字信号处理课程在国内外各个大学的本科教学中广为开设，并涵盖了越来越多专业的学生。一、教学目标使学生了解数字信号处理学科的特点、现状和重要性；了解本课程的要求，以及与先修课“信号与系统”的学习方法和学习目标的区别；让学生培养对本课程的学习兴趣，树立学好的信心。二、教学内容重点1是课程总评成绩的构成：项目比例(%)具体要求书面作业10总共10章作业，完成1章得1分。随堂测验兼点名14总共7次（绪论、第2章和第9章没有），每次1题单项选择题，答对得2分，答错得1分，没答得0MOOC测验10中国大学慕课网上课程的单元测验。MATLAB实验即大作业6总共2章提交1章提交1次13修改参数。实验报告电子pdf或word格式上传到canvas。文件内容：选自哪里、题目、代码、实验结果的图形和数据等，可以加入自己的分析和体会。期末考试60闭卷笔试，中文试卷，不能带A4纸，选择题和大题，题量较大，有个别难题。着重强调总评成绩构成的多样性，以及平时成绩、课堂参与和自主学习的重要性。重点2是数字信号处理的本质特点、实现方式、应用和优势，采用比较、举例和介绍科研实例的方式给学生以深刻的印象。三、教学媒体PPT（英文；笔记本电脑，激光翻页笔四、教学形式大班，理论课五、教学方法主要采用讲述法，中间穿插问题导引法以提高学生的注意力和学习兴趣。六、教学过程设计提问形式和内容灵活提问有时间的话可以补充数字信号在压缩和水印方面的优势。DSP补充介绍定点程序和实时实现的概念，详细介绍下图关于实时实现中乒乓缓冲的概念。目的是MATLAB系起来。处理程序DISK采样程序模拟信号处理程序DISK采样程序数字信号BUFFER1BUFFER1BUFFER2（5）数字信号处理的应用，引出本课程只是学习数字信号处理的基本理论。BUFFER2七、课程作业复习信号与系统中有关数字信号和系统部分的基本概念八、课程效果的自评方案学生对课堂内容是否表示出强烈兴趣；是否激发出要学好本课程的强烈愿望。第1章离散时间信号与系统基础本章是本课程的基础，介绍离散时间信号和系统的基本概念，也是与一、教学目标知识培养：引导学生复习和回顾信号与系统中关于离散时间信号和系统的基本概念。能力培养：培养学生对已学知识进行总结和比较的能力，引导学生逐步从以数学分析为主的学习方法转向以物理概念分析为主的学习思路，学会从理性和感性两个角度分析和理解问题。强调本课程对应用的要求，培养理论联系实际，应用各种工具和软件进行信号处理的能力。本讲内容是巩固信号与系统中相关的内容，让学生真正体会本课程的实际应用价值，与信号与系统的学习方法的不同，考虑问题的角度不同。培养学生对MATLAB编程的兴趣，对动手解决实际问题的兴趣。二、教学内容重点：序列的基本运算（补充相关运算、LTI系统的卷积实现和差分方程实现的区别（举例，LTI系统的物理意义（举例，补充系统的软件编程实现。难点：正弦信号的频率与震荡快慢的多对一关系（图形演示、LTI系统的物理意义（图形演示，补充软件实现）三、教学媒体PPT，音频文件，电脑、声卡和音箱、MATLAB编程环境、COOLEDIT、ULTRAEDIT。四、教学形式大班，理论课，实践演示课五、教学方法采用讲解法、问题导引法和设问释疑法复习信号与系统中的相关内容；采用演示法和示范法让学生初步了解MATLAB的编程方法，了解COOLEDIT和ULTRAEDIT软件的用法以及WAV文件的格式。六、教学过程设计采用温故、设疑和结构梳理的教学手段。具体过程：1．上节课已布置学生复习信号与系统的相关内容。2．将序列的基本概念快速回顾一遍（1）为了使学生尽快能对MATLAB编程入门，课堂演示编程过程。（2）为了提高学生的学习兴趣，在序列的定义中穿插一些声音序列的实补充WAVULTRAEDITCOOLEDIT（3）在基本序列部分，重点强调正弦序列的频率混叠性和周期性，从数学和图形两方面讲解。（4）序列的周期性和对称性用例子加深印象（5）序列的基本运算部分补充基本运算用于声音信号的效果，先提问让学生判断结果，然后演示处理结果。（6）补充相关运算及其应用。3．将系统的基本概念快速回顾一遍（1）系统的分类部分简单举些例子，可以提问让学生举例（2）强调LTI系统的物理意义，与图解法的关系，举例说明（3）强调FIR和IIR系统的物理意义，以及因果稳定性（4）差分方程部分，提问：与卷积的区别，FIR和IIR的区别（6）补充系统的直接实现框图及软件实现4．用思考题检查学生的掌握情况七、课程作业和考核书面作业：1-1，1-8，1-26，1-31(a)；选做MATLAB编程练习课堂考核：思考题九、课程效果的自评方案学生作业的完成情况；课堂回答问题是否踊跃、思路是否活跃；MATLAB第2章z变换信号与系统的分析方法除了时域法外，还有变换域分析法。在离散时间zzz一、教学目标复习“信号与系统”中的z变换，目的是温故，并且从中得到新的心得体会，为后面章节的学习打好基础。课时安排较其他章节少。二、教学内容重点1：信号类型与z变换收敛域的关系；重点2：实信号和实偶信号的z变换的零点/极点特点。三、教学媒体PPT四、教学形式大班，理论课五、教学方法讲解法问题导引法六、教学过程设计课堂导入方法：温故具体过程1．提问：z变换学了什么，有什么用？2．让学生回答z变换的收敛域特点。3．复习z变换的性质，强调性质在实偶信号上的应用，该类信号的零点/极点特点，如下图所示。为后面章节广义线性相位系统的研究做准备。z5z2z4z1*z3*七、课程作业2-1，2-2，补充选作MATLAB上机题第3章傅里叶变换和离散傅里叶级数傅里叶变换是离散时间信号分析与处理的重要工具之一，它给出了在频域分析离散时间信号和系统的方法。离散时间信号的频域分析分两种情况：对于非周期信号可以直接应用傅里叶变换；而对于周期信号，傅里叶变换的直接计算式不收敛的，须采用离散傅里叶级数间接地得到傅里叶变换。（一）傅里叶变换一、教学目标知识培养：掌握信号的傅立叶变换的定义和性质；学生在“信号与系统”课程中习惯于用数学计算的方式解决问题，本章将引导学生从物理概念的角度分析和理解问题的实质。FT承上启下的作用。二、教学内容重点：傅立叶变换的性质（配以丰富例题加深理解）难点：傅立叶变换的对称对偶性质（采用例题和思考题加深理解）三、教学媒体PPT，MATLAB编程环境四、教学形式大班，理论课，辅以讨论环节。五、教学方法采用讲解法、问题导引法和设问释疑法。六、教学过程设计课堂导入方法：提问和温故教学高潮激发方法：讨论思考题。结课方法：结构梳理、首尾呼应。具体过程1．回顾连续时间信号的傅里叶变换。2．提问：信号的频域分析的目的是什么？低频和高频分别对应信号的什么特征？用下图强调时域的缓变对应频域的低频，时域的快变对应频域的高频，与第1章正弦信号的频率对应震荡快慢联系起来。3．举例信号和系统的频域分析的应用，下图是在带阻去噪上的应用。3．傅里叶变换的定义和证明；幅度和相位的定义、周期性、收敛性。联系第1章正弦序列的最高频率以及频率与震荡快慢的多对一关系理解傅里叶变换的周期性。强调时域的离散化导致频域的周期化。演示用MATLAB画信号傅立叶变换的编程方法。4．举例FIR做准备差得到。5．用两道颇具难度的思考题让学生加深对对称性质的理解。先让学生思考，讨论和回答。根据以往的经验，学生不会有人回答正确，然后揭开谜底，让学生体会到本课程对物理概念的重视，从而更加努力地理解基本概念。思考题1：序列的实部和虚部的傅利叶变换分别（） （A）共轭对称和共轭反对称 （B）共轭反对称和共轭对称（C）共轭对称和共轭对称 （D）共轭反对称和共轭反对称思考题2x1[n和x2[n]FT分别为X1e和X2e,则正确的是（）（A）x1[n]Re{y[n]},x2[n]Im{y[n]}（B）x1[n]Re{y[n]},x2[n]y[n]y*[n]}

jIm{y[n]}y[n]y*[n]}x1[n]（C）

2 ,x2[n] 2（D）

x1[n]

y[n]y*[n]2

,x2[n]

y[n]y*[n]2j6．总结：从傅立叶分析的目的，综合和分析，性质几个方面对整个内容做一梳理。八、课程作业及过程考核3-2，3-9，3-20，3-25，补充选作MATLAB练习题课堂考核：思考题九、课程效果的自评通过对课后作业的完成情况了解学生的掌握情况；通过对MATLAB上机题的选做情况了解学生学习的自觉性和积极性；通过课堂上学生参与课堂讨论和回答问题的积极程度，以及精神面貌是否饱满了解学生当堂接受知识的情况。第3章傅里叶变换和离散傅里叶级数（二）离散傅里叶级数一、教学目标知识培养：掌握周期信号的离散傅里叶级数的定义和性质。能力培养：培养举一反三、前后概念比较的能力；养成勤于分析思考问题的素质。本讲内容是后续章节的离散傅里叶变换的基础。二、教学内容重点：离散傅里叶级数的周期性和离散性的理解，以及与傅立叶变换的关系。54学生将各种变换的性质联系起来加以理解和记忆，他们有很多性质都是类似的，或者相关的。其中离散傅立叶级数的周期卷积性质与傅立叶变换的三、教学媒体PPT四、教学形式大班，理论课五、教学方法采用讲解法、问题导引法和设问释疑法。六、教学过程设计课堂导入方法：提问和温故结课方法：结构梳理、首尾呼应。具体过程1．回顾非周期信号的傅立叶变换的求解，引出周期信号的傅立叶变换的直接计算不收敛，从而只能采用离散傅立叶级数来间接地得到傅立叶变换的函数表达式。2．离散傅立叶级数的定义，先结合第1系，以及频率与震荡快慢的多对一关系引出DFS的反变换的综合公式，再推导正变换的分解公式。3引导学生自己写出周期信号的FT表示强调4．结合FT的性质讲解DFS的性质。放慢节奏，有些内容引导学生自己得出。5．总结非周期信号和周期信号的频谱的区别和联系，如下图所示。七、课程作业3-14，3-22(b)八、课程效果的自评方案通过学生对课程作业的完成情况来了解本节课的教学效果。第4章LTI系统的变换域分析zLTI（一）频率响应和系统函数及其关系一、教学目标知识培养：从物理意义上理解系统函数和频率响应两个概念，采用公式法和几何法分析系统函数对应的频率响应；能力培养：培养学生透过现象看本质，依靠直观感觉判断系统频响类型的能力。二、教学内容重点1：系统函数的用途。强调2：FIRIIR3：频率响应的物理意义。重点4：几何法确定系统函数对应的频率响应；1机会再强调一下卷积的物理意义的重要性。难点2：几何法确定系统频响。三、教学媒体PPT，声音文件，COOLEDIT。四、教学形式大班，理论课，实践演示五、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法和自学法。六、教学过程设计课堂导入方法：温故和设疑；结课方法：结构梳理、首尾呼应。具体过程：1．提问：信号与系统学过系统函数，根据你们的理解，系统函数有什么用？2．复习系统函数的定义及各种情况下的零点极点特点。强调零点和极点个数相等。3．重点讲解FIR和IIR与系统中没有学过的，需详细讲解。总结两种系统在各方面的区别：4．用思考题5．频率响应的定义，比较对数幅度和线性幅度，得出对数幅度在动态范围方面的优点。下图是两种幅度的对应关系。6．重点讲解频率响应的物理意义，引出求系统输出的特征函数法。7．用以下的具体实例让学生对群延迟的物理意义有一个深刻的理解。8．用COOLEDIT演示习兴趣。9．通过分析有始正弦信号的响应得出稳态响应和暂态响应的概念，再从数学和物理两个角度理解暂态响应的暂时性。10． 311． 给出关于特征函数法和理想选频滤波器的例题，让学生课后练习，下节课评讲。12． 公式法和几何法确定频响，重点是几何法。其中一例题请学生上来画幅度响应。13． 布置学生自学幅度和相位的关系，引导学生思考如何由相位决定幅度。14．思考题。七、课程作业及过程考核作业4-5，4-13，4-14课堂考核：思考题八、课程效果的自评方案学生作业的完成情况；课堂回答问题的踊跃和正确情况。第5章LTI系统的变换域分析教材以例题和习题的方式介绍了两种重要的特殊系统：全通系统和最小相位系统，我们的课程对它们是要求完全掌握的。（二）全通系统和最小相位系统一、教学目标知识培养：全通系统和最小相位系统的零点和极点特点，以及最小相位和全通分解。二、教学内容重点1：全通系统的零点极点特点。重点2：最小相位系统的零点极点特点。重点3：最小相位全通分解及其应用难点：最小相位全通分解三、教学媒体PPT四、教学形式大班，理论课五、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法和自学法。六、教学过程设计课堂导入方法：温故教学高潮激发方法：趣味几何题结课方法：结构梳理、首尾呼应具体过程：1．评讲上节课留的练习题。可以先让学生回答答案。2．回顾上节课的内容。3．全通系统的定义。引导学生自己发现系统的零点极点特点。4．例题请学生回答。5．结合几何法理解互为共轭的零点和极点对幅度响应的作用相互抵消。6．给出下面的趣味几何题，引导学生用全通系统的概念证明，以提高学生的学习兴趣。证明：单位园上任意点到互为倒数关系的两点的距离比值是定值。CCO AB6．简单讲全通系统的特性和用途。7．由逆系统和思考题引出最小相位系统的定义。8．最小相位系统的特点，证明自学。8．思考题9．最小相位和全通分解及其应用。理论要和应用联系起来，学生印象才深刻，才能激发起学习的兴趣。七、课程作业及过程考核作业：4-19；自学介绍论文给学生参考，培养自学能力和文献阅读能力。课堂考核：思考题八、课程效果的自评方案作业的完成情况；课内回答问题的踊跃程度；自学的自觉性和效果。第4章LTI系统的变换域分析广义线性相位系统是一类特殊的系统，学习内容较多，难度也较大，再加上又是后续章节FIR滤波器设计的基础，所以需要重点讲解和学习。（三）广义线性相位系统一、教学目标知识培养：掌握广义线性相位系统的定义，优点，条件和应用。二、教学内容重点：广义线性相位系统的优点，用举例和图示加深印象；系统的零点极点特点，幅度特点和应用限制。FIR所以是本课程的重点之一，建议安排4个学时。三、教学媒体PPT四、教学形式大班，理论课五、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法、演绎法。六、教学过程设计课堂导入方法：温故和设疑；教学高潮激发方法：巧设悬念；结课方法：结构梳理。具体过程：1．回顾上节课的内容2．线性相位系统的定义。提问3．提问4．广义线性相位的充分条件，强调联系第3章傅立叶变换的对称性质得出的以整数点为对称中心的信号的（包括小数为对称中心的信号的傅立叶变换都是广义线性相位。5．用思考题检验学生对通过时域对称特点判断群延迟的掌握程度。7．因果广义线性相位系统的条件及分类。8．幅度响应特点，自己课后推导9．重点讲解和推导广义线性相位系统系统函数的零点特点，联系几何法由系统函数确定频率响应的原理，引导学生得出广义线性相位系统的幅度响应特点及应用限制。这种方法比在傅立叶变换域推导幅度响应特点简单易记，因此提议学生采用这种方法。下图是系统函数的零点特点，要求学生将几个红点的位置牢牢映在脑海里。这张图很重要，是我们在设计不同类型的选频滤波器如何选择单位脉冲响应的对称类型和长度的重要依据。10．总结11思考题七、课程作业及过程考核作业：4-23，4-27，4-30；补充：推导幅度响应特点；思考最小相位和线性相位分解；思考线性相位IIR系统。课堂考核：思考题八、课程效果的自评方案课后作业的完成情况；课堂回答问题的正确情况。第5章连续时间信号的采样（一）理想采样和采样定理一、教学目标知识培养：理想采样和重构的时域频域关系的推导和应用。从物理概念的角度深入理解信号与系统中的采样及采样定理。能力培养：培养提出问题、前后概念综合比较的能力；培养数学推导与物理概念的理解相结合的分析方法，培养理性分析和感性认识相结合思考问题的能力。二、教学内容重点1：采样定理的物理含义和应用。重点2：采样和重构中的频谱图。难点：采样定理的理解和应用。要将采样定理背下来不难，但要会灵活FT三、教学媒体PPT，声音文件教具准备：声音播放软件、音响。四、教学形式大班，理论课，辅以实践演示课五、教学方法采用讲解法、演示法、问题导引法和引发思维法。六、教学过程设计课堂导入方法：温故；教学高潮激发方法：演示有混叠的声音信号；结课方法：结构梳理、首尾呼应。具体过程1．回顾信号与系统的内容，并加以深入。理想采样的时域关系的描述；理想采样的频域分析；理想重构的频域原理；理想重构的时域内插关系的研究；根据以上分析得出采样定理。要求学生熟练掌握频谱图的画法。2．强调在理想采样中时域的时间轴归一化和频域的频率轴规一化。提问从而强调时域的离散化导致频域的周期化，这一点与第1章涉及的频率与震荡的多对一是一致的，与第3章傅里叶变换的周期性也是一致的，其本质都是由于时域的离散化导致的。4．理想重构和非理想重构6．理想采样和理想重构的级联，举例说明，要求学生熟练掌握。7．用思考题68．提问：频域混叠会产生什么后果？有谁听过混叠后的声音信号吗？演示混叠的声音信号，让学生对学过的理论有一个感性的认识。9．总结七、课程作业及过程考核作业：5-4，5-8选作MATLAB上机题。课堂考核：思考题九、课程效果的自评方案作业完成情况；思考题的回答情况；教学高潮是否如期达到。第5章连续时间信号的采样（二连续时间信号的离散时间处理和离散时间信号的连续时间处理一、教学目标知识培养：培养在离散时间系统和连续时间系统的频响间熟练转换的能力；二、教学内容重点：连续时间信号的离散时间处理。难点1：等效的连续时间系统和离散时间系统的频率响应之间的对应关系。需用例题加思考题的方式反复训练；学推导和物理意义两个角度理解互为等效的连续时间系统和离散时间系统间的频响关系。二、教学媒体PPT三、教学形式大班理论课四、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法、和演绎法。五、教学过程设计课堂导入方法：设疑结课方法：结构梳理、首尾呼应、画龙点睛。具体过程：1．连续时间信号的离散时间处理框图2．提问3．推导离散时间系统与等效的连续时间系统间的频响关系5．思考题7．离散时间信号的连续时间处理框图8．推导连续时间系统与等效的离散时间系统间的频响关系9．系统意义及举例用上图强调该部分内容的理论意义，实际实现时是用离散时间系统处理离散时间信号，可以实现非整数点的时移，时移的效果用该等效系统来解释。10．简单介绍模拟信号的数字处理过程，只要求学生定性地掌握，而无须定量。采用下图形象地理解采样率越高，编码比特越多的声音信号，其音质越好的原理。11．总结七、课程作业及过程考核作业：5-16，5-17课堂考核：思考题八、课程效果的自评方案课后作业的完成情况；思考题的回答情况，精神面貌是否饱满。第5章连续时间信号的采样（三）降采样和升采样一、教学目标知识培养：变采样的时域描述和频域分析能力培养：数学推导和物理概念的理解相结合的能力二、教学内容重点：降采样和升采样的频谱的画法。三、教学媒体PPT，声音文件，音响设备四、教学形式大班理论课，辅以一点讨论和实训演示。五、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法、引发思维法、讨论式教学法；六、教学过程设计1．降采样的定义2．提问并让学生讨论样后的信号频谱大致什么样的？引出频谱关系推导。3．频谱举例后要求学生总结频谱的作图方法，引导学生推测完整的系统结构。4．与学生一起总结降采样的频谱规律：变胖变矮。5．提示学生如何自己产生有混叠的声音6．升采样的定义及举例7．提问：升采样是否有频谱混叠问题？引出频谱关系推导。8．频谱举例后要求学生总结频谱的作图方法。9．分析镜像频谱的危害，引导9．总结升采频谱变化规律：变瘦，高度不变。10．非整数倍采样率改变的框图及举例。11．应用部分：补充变时间变调处理，让学生预测处理效果，演示效果。12．补充滤波器组原理，如果有时间再补充其在MP3压缩中的应用。13．总结七、课程作业及过程考核作业：5-18课堂考核：思考题复习，下次课有课堂小练习；建议开始实验或大作业。八、课程效果的自评方案课后作业的完成情况；课堂思考题的掌握情况；讨论的气氛是否活跃；观看演示时是否达到高潮。一、教学目标

期中复习和课堂小练习知识：复习和总结前面所学内容能力培养：培养提出问题、前后概念比较的能力；培养理性和感性思维结合的思维方式。二、教学内容重点：无难点：无三、教学媒体PPT四、教学形式大班，复习课，习题课，课堂考核课。五、教学方法采用讲解法、问题导引法、引发思维法。六、教学过程设计1．复习上半学期的内容2．作业评讲3．课堂小练习七、课程作业及过程考核作业：无过程考核：课堂小练习八、课程效果的自评方案课堂小练习的得分情况，将以2%的比例记入总评成绩。第6章离散傅里叶变换（DFT）（一）DFT及傅里叶变换的采样一、教学目标知识培养：掌握DFT的计算和性质，以及与DFS和FT的关系；能力培养：培养学生举一反三，一通百通的学习能力。本章内容是本课程的另一个重点之一DFT二、教学内容重点1：对傅里叶变换的取样。2：DFT难点1：频域采样定理。难点2：DFT的循环卷积和周期性共轭对称性质。学生一学到性质就兴致全无，因为各种变换的很多性质类似，容易混淆，但也更有利于对照记忆，一通百通。四、教学媒体PPT六、教学形式大班理论课七、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法，点拨法、引发思维法八、教学过程设计课堂导入方法：温故、设疑结课方法：结构梳理、首尾呼应具体过程：1．提问为了让计算机计算信号的FT？FT和DFS都满足该条件吗？2．根据DFS引出DFT的定义。3提问DFS和DFT与FT什么关系？4．思考题。5DFTFT取样吗？6．频域采样点数大于和小于信号长度情况下的DFT实现。78．总结FT，DFS和DFT的频域取样关系对应的时域周期性延拓关系9．小结频域取样和思考题。10．DFT的性质（1）常规的性质简单讲，很多性质的证明可以结合DFT与DFS的关系，从DFS的性质直接得到，无需每个都推导一遍。（2）循环移位、对称性、循环卷积、帕斯瓦尔定理重点讲，包括理论推导、理解和例题。对于循环移位和循环卷积：先让学生思考为什么不能有线性移位和线性卷积性质。强调FIR对于对称性让学生对照DFS的对称性思考周期性对称是什么形状，以及为什么会是这样。用下图形象地描述周期性对称性的特点，强调它与普通的对称性的区别：强调DFT教学效果。（3）比较DFT的FT在对称性质方面的区别和联系九、课程作业及过程考核作业：6-12，6-28，6-30，6-31，6-32课堂考核：思考题补充MATLAB上机题。第7章离散傅里叶变换（DFT）（二）DFT的应用一、教学目标知识培养：学会用DFT求线性卷积的方法；学会用DFT对信号作短时频谱分析的方法；能熟练地利用MATLAB实现上述两种应用的编程。能力培养：培养理论分析以及理论联系实际解决问题的能力。二、教学内容重点1：循环卷积与线性卷积的关系；重点2：加窗和频域取样对信号的谱分析的影响；难点：频率分辨率和谱线间隔的区别。关于这两个概念学生很容易混淆，而且在通常的教科书里概念也是错的，必须强调我们采用课程选择的教材和参考书上的概念，不能采用其他书上的概念。三、教学媒体PPT，MATLAB环境四、教学形式大班理论课，辅以实训演示课五、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法、引发思维法和演绎法。六、教学过程设计1．提问：FIR滤波器求输出是线性卷积还是循环卷积？能否利用DFT达到减少运算量的目的？3．用下面的图表关系分析线性卷积和循环卷积的关系：3.引导学生得出采用DFT计算线性卷积的关键是什么？从而得出计算步骤。4．DFTFIR埋下伏笔5．提问：6．给出谱分析的框图。7．提问：分段段谱分析会不会产生分析的误差？8．DFT重点强调频率分辨率只与加窗有关，与DFT点数无关。用下图的实例加深印象。9．思考题10．MATLAB编程演示11．总结DFT的两个重要应用。七、课程作业及过程考核作业：6-32，6-34，6-37课堂考核：思考题九、课程效果的自评方案课后作业的完成情况；回答问题是否踊跃、是否正确；是否课后练习了MATLAB练习题第7章FFTDFTDFTFFT2060年代以前，信号处理手段几乎无一例外地都采用连续时间的模拟技术，随着FFT一、教学目标知识培养：掌握快速算法分解的基本思路；能推导，画流图和分析算运算量。能力培养：理论推导和实际应用的能力。本章内容很重要，很具实践价值，但难度不大，学生需要将所有内容全面熟练掌握并加以应用。二、教学内容重点1：算法推导、算法流图和运算量的分析。学生往往忽视画算法流图，重点强调一定要会背着画。重点2：倒位序排列。三、教学媒体PPT四、教学形式大班、理论课六、教学方法采用讲述法、讲解法、问题导引法、设问释疑法、引发思维法、演绎法、七、教学过程设计1．DFT提问：意义。2．时域抽选FFT算法的推导，流图和运算量。34FFT8DFT（提示，可以在芯片外加其它的硬件电路或软件程序。（1）写出推导过程；（2）（芯片内部的不用画。4．频域抽选FFT算法的推导，流图和运算量。6．7．DFT8．DFT9．FFTDFT10． DFTFFTDFTDFT11． 用以下的思考题检DFT这是有两个反变换要计算的情况。八、课程作业及过程考核作业：7.1，7.2，7.3，7.4，7.5建议自己完成：（1）2DIT-FFTDIF-FFTN=8号流图，写出运算量；（2）采用DIF-FFT原理解第1道思考题；（3）DFT选做MATLAB上机题课堂考核：思考题九、课程效果的自评方案课后作业完成情况；课堂回答问题情况；课后建议的作业或选做的作业是否自觉完成。第8章离散时间滤波器的设计IIRFIR1MATLAB（一）IIR滤波器设计的冲击响应不变法一、教学目标知识培养：学会冲击响应不变法设计IIR滤波器的原理和方法。能力培养：培养理论联系实际，动手解决实际问题的能力。学生在涉及到实践性较强的问题时往往有畏难情绪，当它们发现设计一个数字滤波器是如此简单时，就会改变这种看法。二、教学内容重点：设计的理论依据和实践编程操作（现场演示）难点：应用的限制，这种方法最大的饿缺陷是不能用于设计高通，带阻五、教学媒体PPT，MATLAB环境。六、教学形式大班、理论课，辅以实战演示和讨论六、教学方法采用讲解法、演示法、示范法、问题导引法、设问释疑法。七、教学过程设计课堂导入方法：设疑；教学高潮激发方法：巧设悬念；结课方法：结构梳理、首尾呼应、画龙点睛；具体过程1．指标介绍：提问“理想滤波器能否实现”引出滤波器指标的描述。频率有模拟和数字两种，幅度有线性和对数两种，组合起来有4种幅度响联系5重点讲解下面的容限图。2．模拟滤波器设计简介，演示MATLAB编程设计。这部分内容不是本课程要求的，教材是在附录中介绍的，而其他课程又没有学过，所以有必要较详细地介绍其设计方法，尤其是MATLAB编程设计方法。3．冲击响应不变法的理论推导。4．讨论模拟到数字滤波器的频率和频响映射关系，以及稳定性问题。看是否满足下图对映射的要求。5．引导学生得出设计步骤和应用限制。5．演示MATLAB编程设计。MATLAB演示讨论一段时间，最后揭示原因出在该方法的应用限制上了。八、课程作业及过程考核作业：8-12，8-14课堂考核：思考题，陷阱题九、课程效果的自评方案课后作业的完成情况；课堂回答问题是否踊跃、思路是否跟着老师在走；是否能及时发现演示过程中的问题。大作业中关于滤波器设计的题目是否掌握。第8章离散时间滤波器的设计（二）IIR滤波器设计的双线性变换法一、教学目标知识培养：学会双线性变换法设计IIR滤波器的原理和方法。能力培养：培养理论联系实际，采用MATLAB编程动手解决实际问题的能力。三、教学内容重点：双线性变换法设计的思路和实践编程操作，采用现场演示。难点：设计过程中指标的预畸变。这种方法最大的缺陷是频响产生了畸四、教学媒体PPTMATLAB编程环境。五、教学形式大班、理论课+实战演示课六、教学方法采用讲述法、讲解法、演示法、示范法、问题导引法、设问释疑法、点拨法、、实练法。七、教学过程设计1．给出双线性变换提出的原因和思路；2．给出变换公式；3．4．引导学生给出设计步骤及应用限制5．演示MATLAB击不变法的应用范围更广，更常用。也指出其缺陷是不能将模拟微分器转换成数字微分器。6．结合例题和思考题7．思考题8．补充频率转换的原理，不要求学生掌握，是附录内容，只为开阔眼界；八、课程作业及过程考核作业8-16，8-18；提醒学生着手完成大作业。课堂考核：思考题九、课程效果的自评方案课后作业的完成情况；课堂回答问题是否踊跃、思路是否跟着老师在走。大作业中关于滤波器设计的题目是否掌握。第8章离散时间滤波器的设计（三）FIR滤波器设计的窗函数法一、教学目标知识培养：掌握窗函数法的理论依据；掌握借助MATLAB通过反复迭代设计FIR滤波器的方法；能力培养：培养理论分析和实践动手能力二、教学内容重点1：窗形状和长度对滤波器性能的影响，用思考题加深印象重点2：实践编程操作，采用演示的方法使学生能快速掌握。难点1：滤波器的过度带宽和阻带衰减分别与窗形状和窗长是什么关系；关于这一点很多学生都搞不清楚。难点2：MATLAB编程中迭代调整逼近指标的过程。三、教学媒体PPT和MATLAB编程环境。五、教学形式大班