第一篇：信號分析與處理綜合設計實踐指導書

信號分析與處理綜合設計實踐

一、設計實踐目的：

綜合運用本課程的理論知識進行頻譜分析以及濾波器設計，通過理論推導得出相應結論，并利用MATLAB作為工具進行實現(xiàn)，從而復習鞏固課堂所學的理論知識，提高對所學知識的綜合應用能力，并從實踐上初步實現(xiàn)對數(shù)字信號的處理。

二、課程設計時間安排：

第一天：布置設計任務，講解設計要求，提示設計要點。

第二～四天：查閱資料（在圖書館或上網(wǎng)），弄清題目要求，提出解決方案。)第五～十一天：根據(jù)題目要求，將理論推導與編程實現(xiàn)相結合，寫出設計報告。

第十二天：答辯。

三、設計內(nèi)容：

1.設計題目一: 語音信號的處理與濾波（難度系數(shù)：0.8）

1．熟悉并掌握MATLAB中有關聲音（wave）錄制、播放、存儲和讀取的函數(shù)。

2．在MATLAB環(huán)境中，使用聲音相關函數(shù)錄制2秒左右自己的聲音，抽樣率是8000Hz/s。（考慮如何解決一個實際問題：錄制剛開始時，常會出現(xiàn)實際發(fā)出聲音落后錄制動作半拍的現(xiàn)象，如何排除對這些無效點的采樣？）

3．分別取8000個和16000個數(shù)據(jù)進行頻譜分析，得到幅度和相位譜，比較二者異同并分析原因。

4．針對電話信道（最高3500Hz），設計一個FIR或IIR濾波器進行濾波，把抽樣率轉變?yōu)?000Hz/s，并進行頻譜分析，得到幅度和相位譜。

5．把處理后的所有數(shù)據(jù)儲存為聲音文件，與原始聲音進行比較。

2.設計題目二：編程實現(xiàn)任意確定信號的頻譜分析算法。（難度系數(shù)：0.9）

（1）對給定的CEG和弦音音頻文件取合適長度的采樣記錄點，然后進行 頻譜分析（信號的時域及幅頻特性曲線要畫出）。

（2）分析CEG和弦音頻譜特點，對該信號頻譜能量相對較為集中的頻帶（分低、中、高頻）實現(xiàn)濾波（分別使用低通，帶通及高通），顯示濾波后信號的時域和頻域曲線，并對濾波后的信號與原信號的音頻進行聲音回放比較。

（3）在低、中、高三個頻帶中，各濾出三個能量最集中的頻簇，顯示濾波后信號的時域和頻域曲線。

（4）任意選擇幾個濾出的頻帶（或頻簇）進行時域信號重建（合成），與原信號的音頻進行聲音回放比較。

討論：根據(jù)上述結果，分析什么是和弦音。

3.設計題目三：設計并實現(xiàn)FIR數(shù)字濾波器的窗口設計算法（難度系數(shù)：0.7）要求：輸入數(shù)字濾波器指標，包括濾波器類型（低通、帶通、帶阻或高通等），通帶截止頻率，通帶最大波動，阻帶開始頻率，阻帶衰減，設計得到FIR濾波器，并畫出設計得到的濾波器的增益曲線圖（要有坐標標度）。為了使編制的程序操作方便，設計處理系統(tǒng)的用戶界面：在所設計的系統(tǒng)界面上可以選擇濾波器的類型，輸入濾波器的參數(shù)，顯示濾波器的頻率響應，選擇輸入信號并顯示相應的輸出信號等。

討論：對多種窗口、不同階數(shù)設計結果進行比較。

4.設計題目四：語音信號的處理與濾波（難度系數(shù)：1）

內(nèi)容：錄制一段個人自己的語音信號，并對錄制的信號進行采樣；畫出采樣后語音信號的時域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標，采用窗函數(shù)法和雙線性變換法設計濾波器，并畫出濾波器的頻率響應；然后用自己設計的濾波器對采集的信號進行濾波，畫出濾波后信號的時域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進行對比，分析信號的變化；回放語音信號；換一個與你性別相異的人錄制同樣一段語音內(nèi)容，分析兩段內(nèi)容相同的語音信號頻譜之間有什么特點；再錄制一段同樣長時間的背景噪聲疊加到你的語音信號中，分析疊加前后信號頻譜的變化，設計一個合適的濾波器，能夠把該噪聲濾除；最后，設計一個信號處理系統(tǒng)界面。

基本步驟：

1．語音信號的采集

熟悉并掌握MATLAB中有關聲音（wave）錄制、播放、存儲和讀取的函數(shù)，在MATLAB環(huán)境中，使用聲音相關函數(shù)錄制3秒左右自己的聲音。（考慮如何解決一個實際問題：錄制剛開始時，常會出現(xiàn)實際發(fā)出聲音落后錄制動作半拍的現(xiàn)象，如何排除對這些無效點的采樣？）

2．語音信號的頻譜分析

要求首先畫出語音信號的時域波形；然后對語音號進行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性，從而加深對頻譜特性的理解。

3．設計數(shù)字濾波器并畫出其頻率響應

給出各濾波器的性能指標：

(1)低通濾波器性能指標：fb＝1000 Hz，fc＝1200 Hz，As＝100dB，Ap＝1dB。

(2)高通濾波器性能指標：fc＝4800 Hz，fb＝5000 Hz As＝100dB，Ap＝1dB。

(3)帶通濾波器性能指標：fp1＝1200 Hz，fp2＝3000 Hz，fsc1＝1000 Hz，fsc2＝3200Hz，As＝100dB，Ap＝1dB。

要求用窗函數(shù)法和雙線性變換法設計上面要求的3種濾波器。在Matlab中，使用函數(shù)butter，cheby1等函數(shù)設計IIR濾波器；利用Matlab中的函數(shù)freqz畫出各濾波器的頻率響應。

4．用濾波器對信號進行濾波

要求用自己設計的各種濾波器分別對采集的信號進行濾波，在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對信號進行濾波，IIR濾波器利用函數(shù)filter對信號進行濾波。

5．比較濾波前后語音信號的波形及頻譜

要求在一個窗口同時畫出濾波前后的波形及頻譜。

6．回放語音信號

在Matlab中，使用相關聲音函數(shù)對聲音進行回放。辨別濾波前后的聲音有何變化。

7．男女聲語音信號頻譜特點分析

換一個與你性別相異的人錄制同樣一段語音內(nèi)容，分析兩段內(nèi)容相同的語音

信號頻譜之間有什么特點。

8.背景噪聲濾除

再錄制一段同樣長時間的背景噪聲（頻譜能量集中在某個小范圍內(nèi)）疊加到你的語音信號中，分析疊加前后信號頻譜的變化，設計一個合適的濾波器，能夠把該噪聲濾除。

9．設計系統(tǒng)界面（用MATLAB中GUIDE工具，要求自學）

為了使編制的程序操作方便，要求有能力的同學，設計處理系統(tǒng)的用戶界面。在所設計的系統(tǒng)界面上可以選擇濾波器的類型，輸入濾波器的參數(shù)，顯示濾波器的頻率響應，選擇信號等。

四、課程設計要求：

1．設計說明書（約3000～4000字），按照畢設范文格式來撰寫，包括：

（1）封面；

（2）目錄；

（3）摘要；

（4）正文。

①設計內(nèi)容（簡述本設計的任務和要求，可參照任務書和指導書）； ②設計原理（簡述設計過程中涉及到的基本理論知識）；

③設計過程（按設計步驟詳細介紹設計過程，即任務書和指導書中指定的各項任務）

I．程序源代碼：給出完整源程序清單；程序流程圖：用VISIO繪制； II．調(diào)試分析過程描述：包括測試數(shù)據(jù)、測試輸出結果，以及對程

序調(diào)試過程中存在問題的思考（列出主要問題的出錯現(xiàn)象、出錯

原因、解決方法及效果等）；

III．結果分析：對程序結果進行分析，并與理論分析進行比較。

（5）結論：包括課程設計過程中的學習體會與收獲、對Matlab語言和本次

課程設計的認識以及自己的建議等內(nèi)容；

（6）參考文獻。

2．附件：（可以將設計中得出的波形圖和頻譜圖作為附件，在說明書中涉及

相應圖形時，注明相應圖形在附件中位置即可；也可不要附件，所有內(nèi)容全部包含在設計說明書中。所有的實驗結果圖形都必須有橫縱坐標標注，必須有圖序和圖題。）

3．設計報告提交電子版和打印版各一份。

注意：

鼓勵互相討論交流，但不得抄襲他人的報告（或給他人抄襲），一旦發(fā)現(xiàn)，抄襲者和被抄襲者成績均為零分！！

第二篇：信號分析與處理綜合作業(yè)

信號分析與處理綜合作業(yè)

作業(yè)一：信號分析與處理在某一方面的應用綜述

要求：

1、查閱學校圖書館的紙質和電子圖書與期刊，撰寫一篇信號分析與處理在某一方面的應用的小論文，要求至少查閱5篇以上的論文；

2、論文的格式要按照期刊論文發(fā)表的格式，由以下幾個部分組成；

題目，中文摘要，英文摘要，中文關鍵詞，英文關鍵詞，前言，正文，結論，參考文獻；

3、論文中引用的部分要注明；

4、論文字數(shù)不少于1500字，要求手寫，不能打印。

作業(yè)二：聲音信號的分析與處理

1、利用windows里的錄音機等工具，記錄聲音“專業(yè)班級姓名”，如“勘查083班張三”，最好存儲為wav的單聲道格式；

2、在公用郵箱中下載地震數(shù)據(jù)文件和測井數(shù)據(jù)文件；

3、對上述信號的頻譜進行分析，寫出其頻譜特征；

4、對上述信號進行時域簡單處理，如反褶，尺度變換，試聽處理后的結果；；

5、分別設計低通，高通和帶通濾波器對此信號進行處理，試聽處理后的結果；

6、（選做）對此信號進行純相位濾波或其他的處理；

7、寫出相應的分析與處理的報告，報告中要插入有關的圖件（要有分析）和分析與處理的程序；

8、將報告、程序和處理前后的聲音信號壓縮成一個文件，發(fā)送到郵箱，郵件的標題格式為“專業(yè)班級學號姓名”。

第三篇：信號分析與處理 期末考試

2014-2015學年第一學期期末考試

《信號分析與處理中的數(shù)學方法》

學號： 姓名：

注意事項：

1.嚴禁相互抄襲，如有雷同，直接按照不及格處理； 2.試卷開卷；

3.本考試提交時間為2014年12月31日24時，逾期郵件無效； 4.考試答案以PDF和word形式發(fā)送到sp_exam@126.com。

1、敘述卡享南—洛厄維變換，為什么該變換被稱為最佳變換，何為其實用時的困難所在，舉例說明其應用。

解：形為λφ()=(,)()(1-1)

0的方程稱為齊次佛萊德霍姆積分方程，其中φ（t）為未知函數(shù)，λ是參數(shù)，C（t,s）為已知的“核函數(shù)”，它定義在[0，T]×[0，T]上，我們假定它是連續(xù)的，且是對稱的：

(t,s)=(s,t)(1-2)使積分方程(1-1)有解的參數(shù)λ稱為該方程的特征值，相應的解φ(t)稱為該方程的特征函數(shù)。

又核函數(shù)可表示為：

C(t,s)= =1()()（1-3）

固定一個變量（例如t），則式（1-3）表示以s為變量的函數(shù)C(t,s)關于正交系{φ(s)}

n∞的傅里葉級數(shù)展開，而傅里葉級數(shù)正好是λ

n

φn(t)。

設x（t）為一隨機信號，則其協(xié)方差函數(shù)

（t,s）={[x(t)-E{x(t)}][x(s)-E{x(s)}]}是一個非隨機的對稱函數(shù)，而且是非負定的。為了能方便地應用式(1-3)，假定C(t,s)是正定的，在多數(shù)情況下，這是符合實際的。當然，還假定C(t,s)在[0，T]×[0，T]上連續(xù)。現(xiàn)在用特征函數(shù)系{φ(t)}作為基來表示x（t）：

nx(t)= n=1αnφn(t)(1-4)其中

T∞

αn

n

= x（t）φn（t）dt

0因為{φ（t）}是歸一化正交系，所以展開式（1-4）類似于傅里葉級數(shù)展開。但是因為x（t）是隨機的，從而系數(shù)xn也是隨機的，因此這個展開式實際上并不是通常的傅里葉展開。

式(1-4)稱為隨機信號的卡享南-洛厄維展開。因為這種變換能使變換后的分量互不相關，而且這種展開的截斷既能使均方差誤差最小，又能使統(tǒng)計影響最小，故具有最優(yōu)性。

卡享南-洛厄維變換沒有固定的變換矩陣，它依賴于給定的隨機向量的協(xié)方差陣。正是這種變換的特點，也是它在實際使用時的困難所在，因為它需要依照不固定的矩陣求特征值和特征向量。

卡享南-洛厄維變換應用在數(shù)據(jù)壓縮技術中。按照最優(yōu)化原則的數(shù)據(jù)壓縮技術可以解決通訊和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的信道容量不足和計算機存儲容量不足的問題。通過對信號作正交變換，根據(jù)失真最小的原則在變換域進行壓縮。卡享南-洛厄維變換被選用并不是偶然的，因為這種變換消除了原始信號x的諸分量間的相關性，從而使數(shù)據(jù)壓縮能遵循均方誤差最小的準則實施。

2、最小二乘法的三種表現(xiàn)形式是什么？以傅里葉級數(shù)展開為例說明其各自的優(yōu)缺點。

解：希爾伯特空間中線性逼近問題的求解方法稱為最小二乘法。通常它有三種不同的表現(xiàn)形式：投影法、求導法和配方法。我們以傅里葉級數(shù)展開為例來說明。

投影法：

設X為希爾伯特空間，{e1,e2,e3??}為X中的一組歸一化正交元素，x為X中的某一元素。在子空間M=span{e1,e2,e3??}中求一元素m，使得

x?m‖‖x-m0‖=minm‖∈(2-1)M由于M中的元素可表示為e1,e2,e3??的線性組合，那么問題就轉化為求系數(shù) α1,α2??使得

‖x-k=1akek‖=min 2-2 投影定理指出了最優(yōu)系數(shù)α

1∞,α2??應滿足 x-k=1akek⊥ek ,m=1,2, ??

∞由此可得（x,em）=(k=1akek ∞,em)=am

也就是說，當且僅當ak取為x關于歸一化正交系{ e1,e2,e3??}的傅立葉系數(shù)ak=(x,ek)ck時式（2-2）成立。

＝Δ

求導法： 記泛函

f??1,?2,??x???kekk?1?

2(2-4)為了便于使用求導法求此泛函的最小值，將它表為

f??1,?2,???????x???kek,x???mem?k?1m?1???x?2??kck???k2k?1k?12??(2-5)

其中ck??x,ek?。于是最優(yōu)的?1,?2,應滿足

?f?0,m?1,2,??m即?2cm?2?m?0，或?m?cm,配方法：

m?1,2,。

f??1,?2,?2?x?2??kck???k2k?1k?1?2k?2k?2??(2-6)

? ?x??c??c?2??kck???k2

k?1k?1k?1k?12 ?x??c????k?ck?

2kk?1k?1??2 ?min??k?ck，k?1,2，以上三種方法都稱為最小二乘法。比較起來，從數(shù)學理論上講，投影法較高深，求導法次之，配方法則屬初等；從方法難度上講，求導法最容易，投影法和配方法各有千秋；從結果看，配方法最好，因為它不僅求出了最優(yōu)系數(shù)?k，而且由配方結果立即可知目標函數(shù)f??1,?2,?的極值。此外，配方法和投影法都給出了f達到極小的充分和必要條件，但求導法給出的僅僅是極值的必要條件，如果是極值，還不知道是極大還是極小，所以是不完整的。

通過以上的比較，我們不能簡單地得出結論，說這三種方法孰勝孰劣。例如： 投影法必須把所討論的最優(yōu)化問題放到某個希爾伯特空間的框架中去；

求導法必須有可行的求導法則，如果未知的變元是向量，矩陣或函數(shù)，求導法就不那么直捷了；

配方法則是一種技巧性很強的方法，如果目標函數(shù)的表達式比較復雜（例如含有向量和矩陣），那么配方是相當困難的，甚至會束手無策。

因此，在不同的場合，根據(jù)不同的需要和可能，靈活地使用恰當?shù)姆椒ǎ钦莆兆钚《朔ǖ年P鍵。

3、二階矩有限的隨機變量希爾伯特空間中平穩(wěn)序列的預測問題的法方程稱為關于平穩(wěn)序列預測問題的yule-walker方程，試用投影法和求導法推導該方程。該方程的求解算法稱為最小二乘算法，請對這些算法的原理予以描述。

解：考慮二階矩有限的隨機變量希爾伯特空間中的序列?x1,x2,?，記子空間

Mk,N?span?xk?N,xk?N?1,現(xiàn)在的問題是，用Mk,N中的元素 ,xk?1?(3-1)

xk?N????mxk?mm?1N(3-2)

來估計xk，并使得均放誤差最小，也就是求系數(shù)?1，?N使得

xk?xN2k?E??x?x???min(3-3)

?N?2kk這個問題就是隨機序列的預測問題。投影法：

?N?根據(jù)投影定理，xk應是xk在子空間Mk,N中的投影，即?1，?N滿足

N??x??x?k?mk?m??xk?l,l?1,m?1??,N(3-4)根據(jù)空間中的正交性定義，上式即為

??E?xmm?1Nk?mk?lx??E?xkxk?l?,l?1，N(3-5)這就是最佳預測的法方程。因為隨機序列?x1,x2,?是平穩(wěn)的，故式(3-5)可寫作

?rm?1Nm?l?m?rl,l?1，N(3-6)其中r???r?。方程(3-6)即為??E?xm??xm?是該平穩(wěn)序列的自相關，它滿足rYule-Walker方程，它的分量形式為

?r0?r?1???rN?1求導法：

r1r0rN?2rN?1???1??r1?rN?2???2??r2???????(3-7)??????????r0???N??rN? 我們先將式(3-3)改寫為如下形式

f??1,進一步推導有 ,?n??x???kykk?1n2?min(3-8)

nn??f??x???kyk,x???kyk?k?1k?1???x?2??x,yk??k????yk,ym??k?mk?1k?1m?12nnn(3-9)

?x?2?T???TY?利用求導公式，?應滿足??f??2??2Y??0，即Y???。

2最小二乘法是一種數(shù)學優(yōu)化技術。它通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。最小二乘法還可用于曲線擬合。其他一些優(yōu)化問題也可通過最小化能量或最大化熵用最小二乘法來表達。

4、簡述卡爾曼濾波以及由其衍生出的EKF、UKF和粒子濾波的原理，指出卡爾曼濾波中Q陣和R陣的確定方法以及對濾波結果的影響，并指出以上這些濾波算法可能的應用。

解：卡爾曼濾波器用反饋控制的方法估計過程狀態(tài)：濾波器估計過程某一時刻的狀態(tài)，然后以測量變量的方式獲得反饋。

卡爾曼濾波器可分為兩個部分：時間更新方程和測量更新方程。

時間更新方程負責及時向前推算當前狀態(tài)變量和誤差協(xié)方差估計的值，以便為下一個時間狀態(tài)構造先驗估計。

測量更新方程負責反饋——也就是說，它將先驗估計和新的測量變量結合以構造改進的后驗估計。時間更新方程也可視為預估方程，測量更新方程可視為校正方程。

時間更新方程：

??k?1?Buk?1(4-1)xk?Ax?TP?APA?Q(4-2)kk?1

狀態(tài)更新方程：

?T?T?1Kk?PkH(HPkH?R)(4-3)???k?xk?kx?Kk(yk?Hx)(4-4)

Pk?(I?KkH)Pk?(4-5)

測量更新方程首先做的是計算卡爾曼增益Kk。

?其次便測量輸出以獲得zk，然后產(chǎn)生狀態(tài)的后驗估計。最后按Pk?(I?KkH)Pk產(chǎn)生估計狀態(tài)的后驗協(xié)方差。

計算完時間更新方程和測量更新方程，整個過程再次重復。上一次計算得到的后驗估計被作為下一次計算的先驗估計。由于這種遞歸很容易實現(xiàn)，所以卡爾曼濾波器得到了廣泛的應用。

卡爾曼濾波器可應用于所有的需要對狀態(tài)進行估計的對象中，目前在無線傳感器網(wǎng)絡的信息融合，雷達目標跟蹤，計算機圖像處理等領域都有廣泛的應用。

5、什么是插值？有多少種插值？具體說明樣條插值的原理，舉例說明其應用。

解：在有的實際問題中，被逼函數(shù)處的數(shù)值：

x?t?并不是完全知道的，只是知道其在一些采樣點x?ti??xi,i?0,1,(5-1)這時，希望用簡單的或可實現(xiàn)的函數(shù)f?x?去擬合這些數(shù)據(jù)。如果恰能做到f?ti??xi，那么這就為插值；如果辦不到，則要考慮最佳逼近問題。

插值的種類：

多項式插值，有理插值，指數(shù)多項式插值。

差值很早就為人所應用，早在6世紀，中國的劉焯已將等距二次插值用于天文計算。17世紀之后，I.牛頓，J.-L.拉格朗日分別討論了等距和非等距的一般插值公式。在近代，插值法仍然是數(shù)據(jù)處理和編制函數(shù)表的常用工具，又是數(shù)值積分、數(shù)值微分、非線性方程求根和微分方程數(shù)值解法的重要基礎，許多求解計算公式都是以插值為基礎導出的。

插值在圖像處理中的應用。在許多實際應用中，需要對圖形或圖像以某種方式進行放大或縮小。幾何變換中的縮放處理可以改變圖像或圖像中部分區(qū)域的大小，但對圖像進行縮放的目標是盡量減少變化后圖像的空間畸變，插值方法可以幫助我們將這種畸變減少到最少程度。

第四篇：《信號分析與處理》教案

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節(jié)授課內(nèi)容：緒論（信號概述）

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：3 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習

設計）

本單元或章節(jié)的教學目的與要求

本章主要介紹有關信號的基本概念 —— 信號、信號的分類，并介紹信號分析和信號處理的相關知識。

要求學生掌握信號、信息的概念及其相關之間的關系，理解信號分析和信號處理的概念。

授課主要內(nèi)容及學時分配（2學時）

1．1 信號 1．2 信號的分類 1．3 信號分析與處理

輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

主要外語詞匯

signal, periodic signal, nonperiodic signal, digital signal, analog signal, signal process

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001

2.鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．徐守時．信號與系統(tǒng)理論、方法和應用．合肥：中國科技大學出版社，1999

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節(jié)授課內(nèi)容：模擬信號的頻譜分析

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：12 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習

設計）

本單元或章節(jié)的教學目的與要求

模擬信號分析是信號分析的基本內(nèi)容之一，也是本課程的最基礎部分。通過對模擬信號的頻譜分析，掌握信號頻譜的概念以及周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜特點，為離散信號的分析打下良好的基礎。

要求學生掌握周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜分析方法，理解與掌握周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜特點。

授課主要內(nèi)容及學時分配（12學時）

（2學時）2．1 連續(xù)時間信號的時域分析

（4學時）2．2 周期信號的頻譜分析——傅里葉級數(shù)（4學時）2．3 非周期信號的頻譜分析——傅里葉變換（2學時）2．4 抽樣信號的傅里葉變換

重點、難點及對學生的要求（掌握、熟悉、了解、自學）

1）掌握與理解頻譜的基本概念。

2）掌握周期信號的頻譜分析方法以及特點。（重點、難點）3）掌握非周期信號的頻譜分析方法以及特點。（重點、難點）4）了解周期信號傅里葉級數(shù)和傅里葉變換的聯(lián)系與區(qū)別。5）掌握抽樣信號的傅里葉變換。

主要外語詞匯

signal, periodic signal, nonperiodic signal, digital signal, analog signal, step signal, impulse signal, sine signal, cosine signal, rectangular pulse signal, complex exponential signal, Fourier analysis, Fourier transform, Fourier series, Fourier coefficient, spectrum density, amplitude spectrum, phase spectrum, complex spectrum.輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題

2-1 2-2 2-3 2-4 2-5

2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13 2-14 2-15 2-16 2-17 2-18

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001

2.鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．徐守時．信號與系統(tǒng)理論、方法和應用．合肥：中國科技大學出版社，1999

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：離散信號分析

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：10 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習

設計）

本單元或章節(jié)的教學目的與要求

離散信號分析是數(shù)字信號處理的基本內(nèi)容之一，也是本課程的重點。通過對信號的頻譜分析，掌握信號特征，以便對信號作進一步處理，達到提取有用信號的目的。

要求學生掌握離散信號分析方法，注重DTFT，DFS，DFT的基本概念，以及它們的區(qū)別與聯(lián)系，熟悉FFT算法原理。

授課主要內(nèi)容及學時分配（10學時）

（1學時）3．1 離散時間信號——序列（1學時）3．2 序列的z變換（1學時）3．3 序列的傅里葉變換（1學時）3．4 離散傅里葉級數(shù)（DFS）（2學時）3．5 離散傅里葉變換（DFT）（2學時）3．6 快速傅里葉變換（FFT）（2學時）3．7 離散傅里葉變換的應用

重點、難點及對學生的要求（掌握、熟悉、了解、自學）

1）掌握與熟悉DTFT，DFS，DFT的基本概念。（重點）2）掌握DTFT，DFS，DFT的區(qū)別與聯(lián)系。（重點、難點）3）熟悉FFT算法原理，正確繪制FFT運算蝶形圖。4）了解DFT的應用。

主要外語詞匯

discrete time signal, sequence, discrete time Fourier transform, discrete Fourier transform, discrete Fourier series, principal value sequence, convolution sum, bit-reversal, butterfly flow graph

輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題

3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001

2.鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．程佩青．數(shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學出版社，2001 7．陳懷琛．數(shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：模擬濾波器的設計

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：6 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習

設計）

本單元或章節(jié)的教學目的與要求

信號處理中最廣泛的應用是濾波。數(shù)字濾波器的設計是數(shù)字信號處理中最基本的技術之一。但是某些數(shù)字濾波器實質上是對模擬濾波器的模仿。通過本章的學習，了解模擬濾波器的基本概念和設計原理，為數(shù)字濾波器的學習打下基礎。

要求學生掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設計方法，掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設計。

授課主要內(nèi)容及學時分配（6學時）

（2學時）

4．1 模擬濾波器的基本概念及設計方法（4學時）

4．2 模擬濾波器的設計

重點、難點及對學生的要求（掌握、熟悉、了解、自學）

1）掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設計方法。（重點）

2）掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設計。（重點、難點）3）了解頻率變換法設計高通、帶通和帶阻濾波器的方法。

主要外語詞匯

filter, Butterworth approximation, Chebyshev approximation , ideal low-pass filter, system function.輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題 4-1 4-2 4-3 4-4

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001 2．鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．程佩青．數(shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學出版社，2001 7．陳懷琛．數(shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：數(shù)字濾波器的設計

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：10 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習

設計）

本單元或章節(jié)的教學目的與要求

數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的基本內(nèi)容之一，通過本章的學習，了解數(shù)字濾波器的基本概念并掌握IIR和FIR的原理及設計方法。

授課主要內(nèi)容及學時分配（10學時）

（1學時）5．1 基本概念

（3學時）5．2 IIR數(shù)字濾波器設計

（4學時）5．3 FIR數(shù)字濾波1 基本概念器設計（2學時）5．4數(shù)字濾波器的2 IIR數(shù)字濾波實現(xiàn) 3 FIR數(shù)字濾波

重點、難點及對學生的要求（掌握4數(shù)字濾波器的、熟悉、了解、自學）

1）掌握與理解數(shù)字濾波器的基本概念及設計方法。（重點）2）掌握IIR 和FIR模擬濾波器的設計。（重點、難點）3）了解數(shù)字濾波器的實現(xiàn)。

主要外語詞匯

digital filter, impulse invariance, bilinear transformation, window function, finite impulse response(FIR), infinite impulse response(IIR), recursive digital filter, nonrecursive digital filter.輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題

5-1 5-2

5-3

5-4

5-5

5-6

5-7 5-8 5-9 5-10 5-11

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001 2．鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．程佩青．數(shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學出版社，2001 7．陳懷琛．數(shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

第五篇：2014《信號分析與處理》復試大綱

華北電力大學2014年碩士研究生入學復試考試

《信號分析與處理》考試大綱

課程名稱：信號分析與處理

一、考試的總體要求

掌握連續(xù)和離散信號與系統(tǒng)的基本知識，連續(xù)和離散信號與系統(tǒng)的時域及變換域分析方法，信號的抽樣與恢復，信號的調(diào)制與解調(diào)，系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析。

二、考試的內(nèi)容

1.信號與系統(tǒng)的基礎知識：信號和系統(tǒng)的概念及分類；信號的基本運算及典型信號的定義和性質；系統(tǒng)性質的判定。

2.連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析：線性系統(tǒng)微分方程式的建立與求解；系統(tǒng)全響應的自由響應和強迫響應分解形式；零輸入響應和零狀態(tài)響應；系統(tǒng)的單位沖激響應和單位階躍響應的概念及求解；信號的時域分解和卷積積分的定義、性質、計算；卷積積分法求解線性時不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應。

3.信號與系統(tǒng)的變換域分析：Fourier級數(shù)和Fourier變換的求解方法及基本性質；周期、非周期信號的頻譜；運用Fourier分析方法對信號進行頻譜分析；信號的抽樣與恢復；Laplace變換定義、收斂域；Laplace變換的性質、Laplace逆變換；系統(tǒng)函數(shù)的定義、意義、求法與應用；系統(tǒng)函數(shù)的零、極點分布與系統(tǒng)特性的關系；系統(tǒng)的穩(wěn)定性；連續(xù)離散時間系統(tǒng)的復頻域框圖與流圖描述形式；任意信號激勵下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應；信號的無失真?zhèn)鬏敽屠硐氲屯V波器；系

統(tǒng)調(diào)制和解調(diào)的原理與實現(xiàn)；拉普拉斯變換在線性系統(tǒng)分析中的應用。

4.線性離散時間系統(tǒng)的分析：離散時間信號的表示、性質、運算及卷積和；線性離散時間系統(tǒng)的建模、分析；離散時間系統(tǒng)的單位響應；離散時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應、零輸入響應和全響應；Z變換定義、收斂域；Z變換與拉普拉斯變換的關系；Z變換的性質、Z逆變換；離散系統(tǒng)的Z變換分析；離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；掌握離散時間系統(tǒng)的時域和Z域框圖與流圖描述形式；

5.系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析：狀態(tài)、狀態(tài)變量、狀態(tài)矢量的概念；狀態(tài)方程和輸出方程的建立。

三、考試的題型

(1)簡答題(2)證明題(3)計算題