2021年湖北自考數(shù)字信號(hào)處理課程考試大綱

第一部分  課程性質(zhì)與目標(biāo)
一、課程性質(zhì)與特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理是電子信息工程專業(yè)的專業(yè)核心課。它不僅是后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，還是從事電子工程類工作的工程技術(shù)人員所必須掌握的一門有關(guān)信號(hào)分析和處理的理論課。

二、課程目標(biāo)與基本要求
本課程的目的是使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理的基本概念和理論，牢固掌握在數(shù)字信號(hào)的分析方法和處理技能，為日后解決數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理中實(shí)際問題奠定基礎(chǔ)。
三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系
本課程相關(guān)的課程有：數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)信息處理、多媒體技術(shù)等專業(yè)課程。
第二部分  考核內(nèi)容與考核目標(biāo)
緒論
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生了解一些關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理的概念，深刻理解信號(hào)、系統(tǒng)和信號(hào)處理的概念，理解數(shù)字信號(hào)處理的基本組成，了解數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）信號(hào)、系統(tǒng)和信號(hào)處理的基本概念；（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）信號(hào)的基本概念；（2）系統(tǒng)的基本概念。
（二）數(shù)字信號(hào)處理的基本組成及實(shí)現(xiàn)方法；（次重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的基本組成及各部分作用；（2）數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。
（三）數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用；（一般）
識(shí)記：（1）數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；（2）數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域。
第1章  離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生掌握并應(yīng)用關(guān)于離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念與基本方法。理解離散系統(tǒng)的線性移不變性、因果性和穩(wěn)定性的基本概念以及幾種常用序列；理解奈奎斯特抽樣定理；理解序列、序列的周期性、序列的能量、常系數(shù)線性差分方程等基本概念；熟練掌握序列的基本運(yùn)算。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）離散時(shí)間信號(hào)—序列；線性移不變系統(tǒng)；（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）序列的概念；（2）常用的離散時(shí)間序列；
理解：（1）周期序列的概念；（2）序列能量的含義
應(yīng)用：（1）離散時(shí)間系統(tǒng)的線性、移不變性、因果性和穩(wěn)定性的判斷；（2）線性卷積和的計(jì)算。
（二）連續(xù)時(shí)間信號(hào)的抽樣；（次重點(diǎn)）
識(shí)記：奈奎斯特采樣定理。
理解：連續(xù)信號(hào)理想抽樣和實(shí)際抽樣與恢復(fù)。
（三）常系數(shù)線性差分方程；（一般）
識(shí)記：常系數(shù)線性差分方程的概念。
第2章  Z變換與離散時(shí)間傅里葉變換（DTFT）
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生掌握并應(yīng)用Z變換與離散時(shí)間傅里葉變換（DTFT）。理解Z變換、序列的傅里葉變換、離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)以及離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的基本概念；理解序列的Z變換與連續(xù)信號(hào)的拉普拉斯變換和傅里葉變換之間的關(guān)系；理解無限長單位沖激響應(yīng)系統(tǒng)和有限長單位沖激響應(yīng)系統(tǒng)的基本概念；理解序列傅里葉變換的主要性質(zhì)；掌握Z變換的基本性質(zhì)和定理、Z反變換的計(jì)算。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）Z變換及Z反變換;（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）Z變換的定義；（2）Z變換的收斂域；（3）Z反換的定義；
理解：（1）Z變換的基本性質(zhì)和定理
應(yīng)用：（1）Z變換的計(jì)算；（2）Z反換的計(jì)算。
（二）離散時(shí)間傅里葉變換;離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)，系統(tǒng)的頻率響應(yīng);（次重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）離散時(shí)間傅里葉變換的定義;（2）離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)，系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的定義。
理解：周期性序列的傅里葉變換
應(yīng)用：（1）序列傅里葉變換的主要性質(zhì)；（2）線性移不變系統(tǒng)的因果性及穩(wěn)定性在Z域的判斷方法。
（三）序列的z變換與連續(xù)時(shí)間信號(hào)的拉普拉斯變換、傅立葉變換的關(guān)系（一般）
理解：（1）序列的z變換與連續(xù)時(shí)間信號(hào)的拉普拉斯變換、傅立葉變換的關(guān)系
第3章  離散傅里葉變換（DFT）
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生掌握并應(yīng)用離散傅里葉變換。理解離散傅里葉變換的定義及性質(zhì)；了解周期序列的離散傅里葉級(jí)數(shù)以及傅里葉變換的幾種可能形式；理解頻域抽樣理論；熟練掌握用離散傅里葉變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)；離散傅里葉變換；（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)的定義。（2）離散傅里葉變換及反變換的定義；
理解：（1）離散傅里葉變換與Z變換的關(guān)系。（2）離散傅里葉變換的主要性質(zhì)。
（二）頻域抽樣理論；（次重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）頻域采樣含義；
理解：（2）頻域采樣的條件；
（三）DFT的應(yīng)用（一般）
應(yīng)用：（1）計(jì)算圓周卷積和；（2）對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析。
第4章  快速傅里葉變換（FFT）
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生掌握并應(yīng)用快速傅里葉變換。理解DFT計(jì)算效率的途徑、按時(shí)間抽取的基-2 FFT算法；了解按頻率抽取的基-2 FFT算法、IDFT的快速算法；理解線性卷積的FFT實(shí)現(xiàn)。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）直接計(jì)算DFT的運(yùn)算量及減少運(yùn)算量的途徑；基-2 FFT算法（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）FFT的意義；（2）基-2的含義；（3）蝶形運(yùn)算的含義；
理解：（1）直接計(jì)算N點(diǎn)DFT的運(yùn)算量；（2）減少運(yùn)算量的基本途徑。（3）按時(shí)間抽取的基-2 FFT算法；（4）按頻率抽選的基-2 FFT算法。
（二）基-2 FFT流程圖（次重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）信號(hào)流圖的概念；
理解：（1）按時(shí)間抽取的基-2 FFT蝶形運(yùn)算流圖；（2）同址運(yùn)算的概念；（3）倒位序的含義；（4）基-2 FFT的復(fù)數(shù)運(yùn)算量的計(jì)算。
（三）線性卷積的FFT實(shí)現(xiàn)（一般）
理解：（1）重疊相加法；（2）重疊保留法；
第5章  數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生掌握并應(yīng)用IIR和FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)。理解數(shù)字濾波器的基本概念、IIR和FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)及其基本結(jié)構(gòu)。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）IIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)；FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)；（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）IIR數(shù)字濾波器的概念與特點(diǎn)；（2）FIR數(shù)字濾波器的概念與特點(diǎn)；
理解：（1）IIR數(shù)字濾波器直接型結(jié)構(gòu)、級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)、并聯(lián)型結(jié)構(gòu)。（2）FIR數(shù)字濾波器的直接型結(jié)構(gòu)、級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)：
（二）線性相位FIR濾波器的結(jié)構(gòu)；（次重點(diǎn)）
理解：（1）線性相位FIR濾波器的結(jié)構(gòu)。
第6章  無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生掌握并應(yīng)用IIR濾波器的設(shè)計(jì)方法。理解數(shù)字濾波器的概念；熟練掌握用模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器（沖激響應(yīng)不變法和雙線性變換法）；了解數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的基本概念和設(shè)計(jì)方法。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）數(shù)字濾波器的基本概念；數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)；全通濾波器；最小相位滯后濾波器；（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）數(shù)字濾波器的基本概念；（2）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)；
理解：（1）全通濾波器的特點(diǎn)；（2）最小相位滯后濾波器的特點(diǎn)；
（二）模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)；IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法；（次重點(diǎn)）
理解：（1）模擬巴特沃斯低通濾波器的特點(diǎn)；（2）沖激響應(yīng)不變變換法的概念；（3）雙線性變換法的概念；（4）頻率畸變的概念；（5）非線性失真的概念；
應(yīng)用：（1）IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟；
（三）數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計(jì)（一般）
識(shí)記：（1）數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的基本概念；
理解：（1）模擬低通到數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計(jì)方法；（2）數(shù)字低通到數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計(jì)方法；
第7章  有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章的目的是使學(xué)生掌握并應(yīng)用FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法。深刻理解具有 線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)；掌握FIR數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法和頻率抽樣設(shè)計(jì)法；深刻理解IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)；窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器（重點(diǎn)）
識(shí)記：（1）線性相位數(shù)字濾波器的概念；（2）線性相位FIR數(shù)字濾波器的條件；（3）窗函數(shù)的基本概念；
理解：（1）線性相位FIR數(shù)字濾波器的零點(diǎn)、極點(diǎn)分布特點(diǎn)。（2）主瓣和旁瓣的概念；（3）主瓣寬度和旁瓣衰減的概念；（4）窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器的基本原理。
應(yīng)用：（1）窗函數(shù)法設(shè)計(jì)具有線性相位的FIR數(shù)字濾波器。
（二）IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較（次重點(diǎn)）
理解：（1）IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較；
（三）頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器（一般）
識(shí)記：（1）頻率采樣的基本概念。
理解：（1）頻率采樣法的逼近誤差及改進(jìn)辦法；
第三部分  有關(guān)說明與實(shí)施要求
一、考核的能力層次表述
本大綱在考核目標(biāo)中，按照“識(shí)記”、“理解”、“應(yīng)用”三個(gè)能力層次規(guī)定其應(yīng)達(dá)到的能力層次要求。各能力層次為遞進(jìn)等級(jí)關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎(chǔ)上，其含義是：
識(shí)記：能知道有關(guān)的名詞、概念、知識(shí)的含義，并能正確認(rèn)識(shí)和表述，是低層次的要求。
理解：在識(shí)記的基礎(chǔ)上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有關(guān)概念、原理、方法的區(qū)別與聯(lián)系，是較高層次的要求。
應(yīng)用：在理解的基礎(chǔ)上，