信号分析与和处理课程教学大纲基本要求及规范（通识教育课程、学科专业基础课程、核心课程、专业选修课程）

PAGEPAGE7《信号分析与处理》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称信号分析与处理课程编号01130022课程性质必修课课程类别核心课程开课单位测控教研室授课学期第6学期学分/学时3/48课内学时48理论授课42上机学时6课内实践0实验学时0课外学时48适用专业测控技术与仪器是否双语否先修课程高等数学、复变函数与积分变换、电路原理、模拟电子后续课程测控技术与系统二、课程简介《信号分析与处理》是测控技术与仪器专业的专业核心课程，是一门理论性较强的课程。本课程对各种信号和系统的描述方法、线性定常系统响应输入信号、模拟及数字滤波器的理论设计等知识进行理论讲授，培养学生掌握信号与系统表示与处理方法的基本概念，培养学生运用信号相关理论解决实际工程问题的能力。全面考核学生对知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力,使学生具备实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为学生进行测控系统的分析和设计打下坚实的基础。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.掌握与信号与系统的表示、分析、处理相关的专业知识。理解信号分析的作用，形成透过现象发现本质的科学思维。课程目标2.能够应用科学知识与现代手段，解决测控系统工程中关于信号分析与处理、滤波系统建模问题。课程目标3.了解信号处理技术的新理论新发展新方法，形成自主学习意识。理解数学基础对科技发展的重要推动作用，形成崇尚自然科学的情操。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标11.3学习专业基础知识，掌握解决复杂测控系统工程问题的基本思路和方法；1-工程知识课程目标22.1能够运用数学、自然科学和仪器仪表工程学科的基本原理对测控系统工程问题进行识别与描述；5.1能够合理选择与使用解决复杂测控系统工程问题所需的多种仪器设备、信息资源、现代工程工具和信息技术工具问题分析5-使用现代工具课程目标312.1能够正确认识自主学习和终身学习的必要性，具有自主学习和终身学习的意识；12-终身学习四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论（学时数：2学时）1.课程主要内容信号及其分类；系统及其分类。2.重点和难点重点：功率信号和能量信号；线性与非线性系统；时变与非时变系统。难点：使用系统时域模型区分线性与非线性系统、时变与非时变系统。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，讲授信号与系统的定义和分类依据。2.通过案例分析、理论与实践相结合，促进学生直观理解。4.学生学习预期成果掌握信号与系统不同分类的定义。能够应用数学工具确定系统的类别。5.支撑课程目标课程目标1.3第二单元连续时间信号分析（学时数：12学时）1.课程主要内容连续时间信号的时域描述和运算；周期信号与非周期信号的频域分析；连续时间信号的复频域分析等。2.重点和难点重点：连续时间信号的时域描述和运算；周期信号与非周期信号的频谱分析。难点：信号的卷积运算；使用傅里叶级数及傅里叶变换表示周期信号频谱及非周期信号频谱密度。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，讲授傅里叶变换、卷积等课程相关数学理论。2.通过案例分析、理论与实践相结合，促进学生直观理解。4.学生学习预期成果掌握常用信号的时域函数表达式。能够应用傅里叶级数展开求周期信号频谱函数；能够应用傅里叶变换求非周期信号频谱密度函数。能够根据频谱函数和频谱密度函数分析信号特性。能够应用拉普拉斯变换求信号复频域表达式。5.支撑课程目标课程目标1.2.3第三单元离散时间信号分析（学时数：18学时）1.课程主要内容采样定理；离散时间信号的时域描述和运算；离散周期信号与离散非周期信号的频域分析；离散时间信号的复频域分析等。2.重点和难点重点：采样定理；离散时间信号的时域描述和运算；离散时间周期信号与离散时间非周期信号的频谱分析；离散时间信号的复频域分析。难点：离散时间信号的卷积和运算；离散周期信号频谱及非周期信号频谱密度的计算和物理含义；离散时间傅里叶变换的实用化；快速傅里叶变换。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，讲授离散时间傅里叶变换、Z变换、卷积和等课程相关数学理论。2.通过案例分析、理论与实践相结合，促进学生直观理解。3.通过上机编程操作，锻炼学生进行离散信号处理的能力。4.学生学习预期成果掌握常用信号的时域函数表达式。能够应用离散傅里叶级数展开求周期信号频谱函数；能够应用离散时间傅里叶变换求非周期信号频谱密度函数。能够根据频谱函数和频谱密度函数分析信号特性。能够应用离散傅里叶变换进行离散非周期信号频谱密度的理论计算和编程计算。能够应用Z变换求信号复频域表达式。能够编写程序对离散信号进行处理。5.支撑课程目标课程目标1.2.3第四单元信号处理基础（学时数：8学时）1.课程主要内容连续与离散系统的时域响应；连续与离散系统的频域响应；连续与离散系统的复频域响应。2.重点和难点重点：利用卷积运算求系统响应的时域表达式；利用频率特性求系统响应的频域表达式；利用系统函数求离散系统响应的复频域表达式。难点：利用频率特性求系统响应的频域表达式。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，讲授系统响应求取的不同方法。2.通过案例分析、理论与实践相结合，促进学生直观理解。3.通过上机编程操作，锻炼学生用离散系统处理信号的能力。4.学生学习预期成果能够应用系统数学模型求系统响应。能够编写程序求离散系统的响应。5.支撑课程目标课程目标1.2.3第五单元滤波器（学时数：8学时）1.课程主要内容低通模拟滤波器的数学模型设计；高通、带通、带阻模拟滤波器的数学模型设计；数字滤波器的数学模型设计。2.重点和难点重点：巴特沃斯低通模拟滤波器的数学模型设计；切比雪夫低通模拟滤波器的数学模型设计；IIR数字滤波器的数学模型设计。难点：模拟滤波器设计原理；数字滤波器的设计原理。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，讲授典型低通模拟滤波器的数学模型设计和数字滤波器数学模型设计。2.通过案例分析、理论与实践相结合，促进学生直观理解。3.通过上机编程操作，锻炼学生进行滤波器性能仿真的能力。4.学生学习预期成果能够根据滤波要求，应用成熟滤波器设计理论计算低通模拟滤波器数学模型，并通过频率特性函数评价滤波器性能。能够根据滤波要求，应用频率转换关系计算带通、带阻、高通模拟滤波器的数学模型。能够根据滤波要求，应用复频率转换关系计算低通数字滤波器的数学模型。能够编写程序绘制滤波器的频率特性图。5.支撑课程目标课程目标1.2.3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论讲授法、案例教学课程目标1、321:1第二单元连续信时间信号讲授法、案例教学课程目标1、2、3121:1.2第三单元离散时间信号讲授法、案例教学；上机操作课程目标1、2、3181:1.2第四单元信号处理基础讲授法、案例教学；上机操作课程目标1、2、381:1第五单元滤波器讲授法、案例教学；上机操作课程目标1、2、381:1.2合计481:1.1五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩20%作业（百分制）50本门课程8次作业，主要考核傅里叶变换、Z变换、模拟滤波器数学模型的内容。目标分值=0.5*作业成绩测验（百分制）50主要考核各章节基本概念。评分标准为测验答题正确率。目标分值=0.5*测验成绩实践成绩20%上机（百分制）70主要考核用MATLAB做信号处理和辅助设计滤波器。评分标准主要为程序运行结果是否正确。目标分值=0.7*程序平均成绩专题讨论30主要考核对专业发展、专业技术如数字信号处理及数字滤波的理解。酌情赋分，满分30。期末考试60%知识40考核内容：各章节基本概念、计算；滤波器设计。考试题型：填空、判断、选择、计算。评价细则：按照各题评分标准。能力40综合应用20（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论1-1能量与功率信号的区分；1-2线性与非线性系统的区分。测验、期末考试课程目标1、3第二单元连续时间信号2-1常见信号及其特性；2-2卷积运算；2-3傅里叶级数；2-4傅里叶变换。作业、测验、期末考试课程目标1、2、3第三单元离散时间信号3-1常见信号及其特性；3-2卷积和运算；3-3DFS；3-4DTFT及DFT；3-5Z变换。作业、测验、上机、专题讨论、期末考试课程目标1、2、3第四单元信号处理基础4-1时域响应；4-2频率特性；4-3系统函数。测验、上机、期末考试课程目标1、2、3第五单元滤波器4-1滤波器分类及其特点；4-2巴特沃斯滤波器特性及设计；4-3切比雪夫滤波器特性及设计；4-4数字滤波器的设计方法。作业、测验、上机、期末考试课程目标1、2、3六、使用