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2021年湖北自考数字信号处理课程考试大纲

来源: 整编:湖北自考网 发表时间:2021-01-19 17:14:43 【湖北自考网:湖北自学考试门户网】

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湖北省高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称:数字信号处理             课程代码:02356  
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。

2021年湖北自考数字信号处理课程考试大纲

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,能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题,是最高层次的要求。
二、教材
1、指定教材
数字信号处理教程(第四版)经典版,程佩青主编,北京:清华大学出版社。
2、参考教材
离散时间信号处理,刘树棠、黄建国译,奥本海姆,谢弗,巴克著,西安交通大学出版社。
三、自学方法指导
1、在开始阅读指定教材某一章之前,先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标,以便在阅读教材时做到心中有数,有的放矢。
2、阅读教材时,要逐段细读,逐句推敲,集中精力,吃透每一个知识点,对基本概念必须深刻理解,对基本理论必须彻底弄清,对基本方法必须牢固掌握。
3、在自学过程中,既要思考问题,也要做好阅读笔记,把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理,这可从中加深对问题的认知、理解和记忆,以利于突出重点,并涵盖整个内容,可以不断提高自学能力。
4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识,培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节,在做练习之前,应认真阅读教材,按考核目标所要求的不同层次,掌握教材内容,在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥,注重理论联系实际和具体问题具体分析,解题时应注意培养逻辑性,针对问题围绕相关知识点进行层次(步骤)分明的论述或推导,明确各层次(步骤)间的逻辑关系。
四、对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的能力层次,并深刻理解对各知识点的考核目标。
3、辅导时,应以考试大纲为依据,指定的教材为基础,不要随意增删内容,以免与大纲脱节。
4、辅导时,应对学习方法进行指导,宜提倡"认真阅读教材,刻苦钻研教材,主动争取帮助,依靠自己学通"的方法。
5、辅导时,要注意突出重点,对考生提出的问题,不要有问即答,要积极启发引导。
6、注意对应考者能力的培养,特别是自学能力的培养,要引导考生逐步学会独立学习,在自学过程中善于提出问题,分析问题,做出判断,解决问题。
7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事,在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8、助学学时:本课程共4学分,建议总课时72学时,其中助学课时分配如下:
章 次     内 容     学 时
绪论    1、信号、系统和信号处理的基本概念
2、数字信号处理的基本组成及实现方法
3、数字信号处理系统的优点及其应用    2
第1章    1、离散时间信号——序列
2、离散时间系统的线性、移不变性、因果性和稳定性的判断
3、线性卷积和的计算
3、常系数线性差分方程
4、连续时间信号的采样    10
第2章    1、Z变换的定义与收敛域
2、Z反变换的定义
3、Z变换的基本性质和定理
4、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
5、离散时间傅里叶变换的定义
6、确定简单离散系统的系统函数和系统的频率响应
7、线性移不变系统的因果性及稳定性在Z域的判断方法    10
第3章    1、周期序列的离散傅里叶级数
2、离散傅里叶变换的定义及性质
3、用离散傅里叶变换计算线性卷积和
4、频域抽样理论
5、用离散傅里叶变换对信号进行谱分析    14
第4章    1、直接计算N点DFT的运算量
2、减少运算量的基本途径
3、按时间抽选的基-2FFT算法
4、线性卷积的FFT实现    8
第5章    1、数字滤波器结构的表示方法
2、IIR数字滤波器的基本结构
3、FIR数字滤波器的基本结构    8
第6章    1、数字滤波器结构的表示方法
2、IIR数字滤波器的基本结构
3、FIR数字滤波器的基本结构    10
第7章    1、线性相位FIR滤波器的特点和条件
2、FIR数字滤波器的窗函数设计法
3、FIR数字滤波器的频率抽样设计法
4、IIR与FIR数字滤波器的比较    10
合     计    72

五、关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章,适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:"识记"为 30 %、"理解"为 40 %、"应用"为 30 %。
3、试题难易程度应合理:易、较易、较难、难比例为2:3:3:2。
4、每份试卷中,各类考核点所占比例约为:重点占65%,次重点占25%,一般占10%。
5、试题类型一般分为: 单项选择题、简答题、分析题、计算题、作图题、综合应用题。
6、考试采用闭卷笔试,考试时间150分钟,采用百分制评分,60分合格。
六、题型示例(样题)
一、单项选择题
1、当N>>1时,直接计算N点DFT所需的乘法次数与(       )成正比。
A.N       B.  NLog2N        C.  N2        D.  4 N2
二、简答题
1、比较IIR与FIR数字滤波器的优缺点。
三、分析题
1、设离散系统的输入为,输出为,分析系统的线性、 稳定、因果及移不变特性,并说明理由。
四、计算题
    1、求信号的z变换及其收敛域?
五、作图题
    1、设 ,,求x(n)+y(n)并作图。
六、综合应用题

1、序列的DFT相当于从单位圆上开始,对序列的变换进行点的等间隔采样的结果。若想在半径为的圆上对z变换采样,如何调整,使其DFT相当于在期望的半径上对采样?

 

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