2021年湖北自考数字信号处理课程考试大纲

第一部分  课程性质与目标
一、课程性质与特点

数字信号处理是电子信息工程专业的专业核心课。它不仅是后续专业课的基础，还是从事电子工程类工作的工程技术人员所必须掌握的一门有关信号分析和处理的理论课。

二、课程目标与基本要求
本课程的目的是使学生学习数字信号处理的基本概念和理论，牢固掌握在数字信号的分析方法和处理技能，为日后解决数字系统和数字信号处理中实际问题奠定基础。
三、与本专业其他课程的关系
本课程相关的课程有：数字图像处理、计算机信息处理、多媒体技术等专业课程。
第二部分  考核内容与考核目标
绪论
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生了解一些关于数字信号处理的概念，深刻理解信号、系统和信号处理的概念，理解数字信号处理的基本组成，了解数字信号处理系统的优点及其应用。
二、考核知识点与考核目标
（一）信号、系统和信号处理的基本概念；（重点）
识记：（1）信号的基本概念；（2）系统的基本概念。
（二）数字信号处理的基本组成及实现方法；（次重点）
识记：（1）数字信号处理系统的基本组成及各部分作用；（2）数字信号处理系统的实现方法。
（三）数字信号处理系统的特点及其应用；（一般）
识记：（1）数字信号处理系统的优点；（2）数字信号处理的应用领域。
第1章  离散时间信号与系统
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生掌握并应用关于离散时间信号与系统的基本概念与基本方法。理解离散系统的线性移不变性、因果性和稳定性的基本概念以及几种常用序列；理解奈奎斯特抽样定理；理解序列、序列的周期性、序列的能量、常系数线性差分方程等基本概念；熟练掌握序列的基本运算。
二、考核知识点与考核目标
（一）离散时间信号—序列；线性移不变系统；（重点）
识记：（1）序列的概念；（2）常用的离散时间序列；
理解：（1）周期序列的概念；（2）序列能量的含义
应用：（1）离散时间系统的线性、移不变性、因果性和稳定性的判断；（2）线性卷积和的计算。
（二）连续时间信号的抽样；（次重点）
识记：奈奎斯特采样定理。
理解：连续信号理想抽样和实际抽样与恢复。
（三）常系数线性差分方程；（一般）
识记：常系数线性差分方程的概念。
第2章  Z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生掌握并应用Z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）。理解Z变换、序列的傅里叶变换、离散系统的系统函数以及离散系统的频率响应的基本概念；理解序列的Z变换与连续信号的拉普拉斯变换和傅里叶变换之间的关系；理解无限长单位冲激响应系统和有限长单位冲激响应系统的基本概念；理解序列傅里叶变换的主要性质；掌握Z变换的基本性质和定理、Z反变换的计算。
二、考核知识点与考核目标
（一）Z变换及Z反变换;（重点）
识记：（1）Z变换的定义；（2）Z变换的收敛域；（3）Z反换的定义；
理解：（1）Z变换的基本性质和定理
应用：（1）Z变换的计算；（2）Z反换的计算。
（二）离散时间傅里叶变换;离散系统的系统函数，系统的频率响应;（次重点）
识记：（1）离散时间傅里叶变换的定义;（2）离散系统的系统函数，系统的频率响应的定义。
理解：周期性序列的傅里叶变换
应用：（1）序列傅里叶变换的主要性质；（2）线性移不变系统的因果性及稳定性在Z域的判断方法。
（三）序列的z变换与连续时间信号的拉普拉斯变换、傅立叶变换的关系（一般）
理解：（1）序列的z变换与连续时间信号的拉普拉斯变换、傅立叶变换的关系
第3章  离散傅里叶变换（DFT）
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生掌握并应用离散傅里叶变换。理解离散傅里叶变换的定义及性质；了解周期序列的离散傅里叶级数以及傅里叶变换的几种可能形式；理解频域抽样理论；熟练掌握用离散傅里叶变换对信号进行谱分析。
二、考核知识点与考核目标
（一）周期序列的傅里叶级数；离散傅里叶变换；（重点）
识记：（1）周期序列的傅里叶级数的定义。（2）离散傅里叶变换及反变换的定义；
理解：（1）离散傅里叶变换与Z变换的关系。（2）离散傅里叶变换的主要性质。
（二）频域抽样理论；（次重点）
识记：（1）频域采样含义；
理解：（2）频域采样的条件；
（三）DFT的应用（一般）
应用：（1）计算圆周卷积和；（2）对信号进行谱分析。
第4章  快速傅里叶变换（FFT）
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生掌握并应用快速傅里叶变换。理解DFT计算效率的途径、按时间抽取的基-2 FFT算法；了解按频率抽取的基-2 FFT算法、IDFT的快速算法；理解线性卷积的FFT实现。
二、考核知识点与考核目标
（一）直接计算DFT的运算量及减少运算量的途径；基-2 FFT算法（重点）
识记：（1）FFT的意义；（2）基-2的含义；（3）蝶形运算的含义；
理解：（1）直接计算N点DFT的运算量；（2）减少运算量的基本途径。（3）按时间抽取的基-2 FFT算法；（4）按频率抽选的基-2 FFT算法。
（二）基-2 FFT流程图（次重点）
识记：（1）信号流图的概念；
理解：（1）按时间抽取的基-2 FFT蝶形运算流图；（2）同址运算的概念；（3）倒位序的含义；（4）基-2 FFT的复数运算量的计算。
（三）线性卷积的FFT实现（一般）
理解：（1）重叠相加法；（2）重叠保留法；
第5章  数字滤波器的基本结构
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生掌握并应用IIR和FIR数字滤波器的基本结构。理解数字滤波器的基本概念、IIR和FIR数字滤波器的特点及其基本结构。
二、考核知识点与考核目标
（一）IIR数字滤波器结构；FIR数字滤波器结构；（重点）
识记：（1）IIR数字滤波器的概念与特点；（2）FIR数字滤波器的概念与特点；
理解：（1）IIR数字滤波器直接型结构、级联型结构、并联型结构。（2）FIR数字滤波器的直接型结构、级联型结构：
（二）线性相位FIR滤波器的结构；（次重点）
理解：（1）线性相位FIR滤波器的结构。
第6章  无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器的设计方法
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生掌握并应用IIR滤波器的设计方法。理解数字滤波器的概念；熟练掌握用模拟滤波器设计IIR数字滤波器（冲激响应不变法和双线性变换法）；了解数字高通、带通和带阻滤波器的基本概念和设计方法。
二、考核知识点与考核目标
（一）数字滤波器的基本概念；数字滤波器的技术指标；全通滤波器；最小相位滞后滤波器；（重点）
识记：（1）数字滤波器的基本概念；（2）数字滤波器的设计指标；
理解：（1）全通滤波器的特点；（2）最小相位滞后滤波器的特点；
（二）模拟低通滤波器的设计；IIR数字滤波器的设计方法；（次重点）
理解：（1）模拟巴特沃斯低通滤波器的特点；（2）冲激响应不变变换法的概念；（3）双线性变换法的概念；（4）频率畸变的概念；（5）非线性失真的概念；
应用：（1）IIR数字滤波器的设计步骤；
（三）数字高通、带通和带阻滤波器的设计（一般）
识记：（1）数字高通、带通和带阻滤波器的基本概念；
理解：（1）模拟低通到数字高通、带通和带阻滤波器的设计方法；（2）数字低通到数字高通、带通和带阻滤波器的设计方法；
第7章  有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器的设计方法
一、学习目的与要求
本章的目的是使学生掌握并应用FIR滤波器的设计方法。深刻理解具有 线性相位FIR滤波器的特点；掌握FIR数字滤波器的窗函数设计法和频率抽样设计法；深刻理解IIR与FIR数字滤波器的比较。
二、考核知识点与考核目标
（一）线性相位FIR滤波器的特点；窗函数设计FIR滤波器（重点）
识记：（1）线性相位数字滤波器的概念；（2）线性相位FIR数字滤波器的条件；（3）窗函数的基本概念；
理解：（1）线性相位FIR数字滤波器的零点、极点分布特点。（2）主瓣和旁瓣的概念；（3）主瓣宽度和旁瓣衰减的概念；（4）窗函数设计FIR滤波器的基本原理。
应用：（1）窗函数法设计具有线性相位的FIR数字滤波器。
（二）IIR与FIR数字滤波器的比较（次重点）
理解：（1）IIR与FIR数字滤波器的比较；
（三）频率采样法设计FIR滤波器（一般）
识记：（1）频率采样的基本概念。
理解：（1）频率采样法的逼近误差及改进办法；
第三部分  有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。
理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：在理解的基础上，