PAGEPAGE7《信號(hào)分析與處理》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(chēng)信號(hào)分析與處理課程編號(hào)01130022課程性質(zhì)必修課課程類(lèi)別核心課程開(kāi)課單位測(cè)控教研室授課學(xué)期第6學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)3/48課內(nèi)學(xué)時(shí)48理論授課42上機(jī)學(xué)時(shí)6課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)48適用專(zhuān)業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器是否雙語(yǔ)否先修課程高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、電路原理、模擬電子后續(xù)課程測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)二、課程簡(jiǎn)介《信號(hào)分析與處理》是測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程，是一門(mén)理論性較強(qiáng)的課程。本課程對(duì)各種信號(hào)和系統(tǒng)的描述方法、線性定常系統(tǒng)響應(yīng)輸入信號(hào)、模擬及數(shù)字濾波器的理論設(shè)計(jì)等知識(shí)進(jìn)行理論講授，培養(yǎng)學(xué)生掌握信號(hào)與系統(tǒng)表示與處理方法的基本概念，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信號(hào)相關(guān)理論解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。全面考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握、運(yùn)用、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力,使學(xué)生具備實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，為學(xué)生進(jìn)行測(cè)控系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.掌握與信號(hào)與系統(tǒng)的表示、分析、處理相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。理解信號(hào)分析的作用，形成透過(guò)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質(zhì)的科學(xué)思維。課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用科學(xué)知識(shí)與現(xiàn)代手段，解決測(cè)控系統(tǒng)工程中關(guān)于信號(hào)分析與處理、濾波系統(tǒng)建模問(wèn)題。課程目標(biāo)3.了解信號(hào)處理技術(shù)的新理論新發(fā)展新方法，形成自主學(xué)習(xí)意識(shí)。理解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)對(duì)科技發(fā)展的重要推動(dòng)作用，形成崇尚自然科學(xué)的情操。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)11.3學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握解決復(fù)雜測(cè)控系統(tǒng)工程問(wèn)題的基本思路和方法；1-工程知識(shí)課程目標(biāo)22.1能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和儀器儀表工程學(xué)科的基本原理對(duì)測(cè)控系統(tǒng)工程問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別與描述；5.1能夠合理選擇與使用解決復(fù)雜測(cè)控系統(tǒng)工程問(wèn)題所需的多種儀器設(shè)備、信息資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具問(wèn)題分析5-使用現(xiàn)代工具課程目標(biāo)312.1能夠正確認(rèn)識(shí)自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)；12-終身學(xué)習(xí)四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元緒論（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容信號(hào)及其分類(lèi)；系統(tǒng)及其分類(lèi)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：功率信號(hào)和能量信號(hào)；線性與非線性系統(tǒng)；時(shí)變與非時(shí)變系統(tǒng)。難點(diǎn)：使用系統(tǒng)時(shí)域模型區(qū)分線性與非線性系統(tǒng)、時(shí)變與非時(shí)變系統(tǒng)。3.教學(xué)方法1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講授信號(hào)與系統(tǒng)的定義和分類(lèi)依據(jù)。2.通過(guò)案例分析、理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生直觀理解。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握信號(hào)與系統(tǒng)不同分類(lèi)的定義。能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)工具確定系統(tǒng)的類(lèi)別。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.3第二單元連續(xù)時(shí)間信號(hào)分析（學(xué)時(shí)數(shù)：12學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域描述和運(yùn)算；周期信號(hào)與非周期信號(hào)的頻域分析；連續(xù)時(shí)間信號(hào)的復(fù)頻域分析等。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域描述和運(yùn)算；周期信號(hào)與非周期信號(hào)的頻譜分析。難點(diǎn)：信號(hào)的卷積運(yùn)算；使用傅里葉級(jí)數(shù)及傅里葉變換表示周期信號(hào)頻譜及非周期信號(hào)頻譜密度。3.教學(xué)方法1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講授傅里葉變換、卷積等課程相關(guān)數(shù)學(xué)理論。2.通過(guò)案例分析、理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生直觀理解。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握常用信號(hào)的時(shí)域函數(shù)表達(dá)式。能夠應(yīng)用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)求周期信號(hào)頻譜函數(shù)；能夠應(yīng)用傅里葉變換求非周期信號(hào)頻譜密度函數(shù)。能夠根據(jù)頻譜函數(shù)和頻譜密度函數(shù)分析信號(hào)特性。能夠應(yīng)用拉普拉斯變換求信號(hào)復(fù)頻域表達(dá)式。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.2.3第三單元離散時(shí)間信號(hào)分析（學(xué)時(shí)數(shù)：18學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容采樣定理；離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)域描述和運(yùn)算；離散周期信號(hào)與離散非周期信號(hào)的頻域分析；離散時(shí)間信號(hào)的復(fù)頻域分析等。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：采樣定理；離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)域描述和運(yùn)算；離散時(shí)間周期信號(hào)與離散時(shí)間非周期信號(hào)的頻譜分析；離散時(shí)間信號(hào)的復(fù)頻域分析。難點(diǎn)：離散時(shí)間信號(hào)的卷積和運(yùn)算；離散周期信號(hào)頻譜及非周期信號(hào)頻譜密度的計(jì)算和物理含義；離散時(shí)間傅里葉變換的實(shí)用化；快速傅里葉變換。3.教學(xué)方法1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講授離散時(shí)間傅里葉變換、Z變換、卷積和等課程相關(guān)數(shù)學(xué)理論。2.通過(guò)案例分析、理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生直觀理解。3.通過(guò)上機(jī)編程操作，鍛煉學(xué)生進(jìn)行離散信號(hào)處理的能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握常用信號(hào)的時(shí)域函數(shù)表達(dá)式。能夠應(yīng)用離散傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)求周期信號(hào)頻譜函數(shù)；能夠應(yīng)用離散時(shí)間傅里葉變換求非周期信號(hào)頻譜密度函數(shù)。能夠根據(jù)頻譜函數(shù)和頻譜密度函數(shù)分析信號(hào)特性。能夠應(yīng)用離散傅里葉變換進(jìn)行離散非周期信號(hào)頻譜密度的理論計(jì)算和編程計(jì)算。能夠應(yīng)用Z變換求信號(hào)復(fù)頻域表達(dá)式。能夠編寫(xiě)程序?qū)﹄x散信號(hào)進(jìn)行處理。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.2.3第四單元信號(hào)處理基礎(chǔ)（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容連續(xù)與離散系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)；連續(xù)與離散系統(tǒng)的頻域響應(yīng)；連續(xù)與離散系統(tǒng)的復(fù)頻域響應(yīng)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：利用卷積運(yùn)算求系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)域表達(dá)式；利用頻率特性求系統(tǒng)響應(yīng)的頻域表達(dá)式；利用系統(tǒng)函數(shù)求離散系統(tǒng)響應(yīng)的復(fù)頻域表達(dá)式。難點(diǎn)：利用頻率特性求系統(tǒng)響應(yīng)的頻域表達(dá)式。3.教學(xué)方法1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講授系統(tǒng)響應(yīng)求取的不同方法。2.通過(guò)案例分析、理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生直觀理解。3.通過(guò)上機(jī)編程操作，鍛煉學(xué)生用離散系統(tǒng)處理信號(hào)的能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型求系統(tǒng)響應(yīng)。能夠編寫(xiě)程序求離散系統(tǒng)的響應(yīng)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.2.3第五單元濾波器（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容低通模擬濾波器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)；高通、帶通、帶阻模擬濾波器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)；數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：巴特沃斯低通模擬濾波器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)；切比雪夫低通模擬濾波器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)；IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：模擬濾波器設(shè)計(jì)原理；數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理。3.教學(xué)方法1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講授典型低通模擬濾波器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)和數(shù)字濾波器數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)。2.通過(guò)案例分析、理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生直觀理解。3.通過(guò)上機(jī)編程操作，鍛煉學(xué)生進(jìn)行濾波器性能仿真的能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠根據(jù)濾波要求，應(yīng)用成熟濾波器設(shè)計(jì)理論計(jì)算低通模擬濾波器數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)頻率特性函數(shù)評(píng)價(jià)濾波器性能。能夠根據(jù)濾波要求，應(yīng)用頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算帶通、帶阻、高通模擬濾波器的數(shù)學(xué)模型。能夠根據(jù)濾波要求，應(yīng)用復(fù)頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算低通數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型。能夠編寫(xiě)程序繪制濾波器的頻率特性圖。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.2.3（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元緒論講授法、案例教學(xué)課程目標(biāo)1、321:1第二單元連續(xù)信時(shí)間信號(hào)講授法、案例教學(xué)課程目標(biāo)1、2、3121:1.2第三單元離散時(shí)間信號(hào)講授法、案例教學(xué)；上機(jī)操作課程目標(biāo)1、2、3181:1.2第四單元信號(hào)處理基礎(chǔ)講授法、案例教學(xué)；上機(jī)操作課程目標(biāo)1、2、381:1第五單元濾波器講授法、案例教學(xué)；上機(jī)操作課程目標(biāo)1、2、381:1.2合計(jì)481:1.1五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)20%作業(yè)（百分制）50本門(mén)課程8次作業(yè)，主要考核傅里葉變換、Z變換、模擬濾波器數(shù)學(xué)模型的內(nèi)容。目標(biāo)分值=0.5*作業(yè)成績(jī)測(cè)驗(yàn)（百分制）50主要考核各章節(jié)基本概念。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為測(cè)驗(yàn)答題正確率。目標(biāo)分值=0.5*測(cè)驗(yàn)成績(jī)實(shí)踐成績(jī)20%上機(jī)（百分制）70主要考核用MATLAB做信號(hào)處理和輔助設(shè)計(jì)濾波器。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)主要為程序運(yùn)行結(jié)果是否正確。目標(biāo)分值=0.7*程序平均成績(jī)專(zhuān)題討論30主要考核對(duì)專(zhuān)業(yè)發(fā)展、專(zhuān)業(yè)技術(shù)如數(shù)字信號(hào)處理及數(shù)字濾波的理解。酌情賦分，滿(mǎn)分30。期末考試60%知識(shí)40考核內(nèi)容：各章節(jié)基本概念、計(jì)算；濾波器設(shè)計(jì)。考試題型：填空、判斷、選擇、計(jì)算。評(píng)價(jià)細(xì)則：按照各題評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。能力40綜合應(yīng)用20（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元緒論1-1能量與功率信號(hào)的區(qū)分；1-2線性與非線性系統(tǒng)的區(qū)分。測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、3第二單元連續(xù)時(shí)間信號(hào)2-1常見(jiàn)信號(hào)及其特性；2-2卷積運(yùn)算；2-3傅里葉級(jí)數(shù)；2-4傅里葉變換。作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、2、3第三單元離散時(shí)間信號(hào)3-1常見(jiàn)信號(hào)及其特性；3-2卷積和運(yùn)算；3-3DFS；3-4DTFT及DFT；3-5Z變換。作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、上機(jī)、專(zhuān)題討論、期末考試課程目標(biāo)1、2、3第四單元信號(hào)處理基礎(chǔ)4-1時(shí)域響應(yīng)；4-2頻率特性；4-3系統(tǒng)函數(shù)。測(cè)驗(yàn)、上機(jī)、期末考試課程目標(biāo)1、2、3第五單元濾波器4-1濾波器分類(lèi)及其特點(diǎn)；4-2巴特沃斯濾波器特性及設(shè)計(jì)；4-3切比雪夫?yàn)V波器特性及設(shè)計(jì)；4-4數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、上機(jī)、期末考試課程目標(biāo)1、2、3六、使用