信號分析與和處理課程教學大綱基本要求及規(guī)范（通識教育課程、學科專業(yè)基礎課程、核心課程、專業(yè)選修課程）

PAGEPAGE7《信號分析與處理》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱信號分析與處理課程編號01130022課程性質(zhì)必修課課程類別核心課程開課單位測控教研室授課學期第6學期學分/學時3/48課內(nèi)學時48理論授課42上機學時6課內(nèi)實踐0實驗學時0課外學時48適用專業(yè)測控技術(shù)與儀器是否雙語否先修課程高等數(shù)學、復變函數(shù)與積分變換、電路原理、模擬電子后續(xù)課程測控技術(shù)與系統(tǒng)二、課程簡介《信號分析與處理》是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)核心課程，是一門理論性較強的課程。本課程對各種信號和系統(tǒng)的描述方法、線性定常系統(tǒng)響應輸入信號、模擬及數(shù)字濾波器的理論設計等知識進行理論講授，培養(yǎng)學生掌握信號與系統(tǒng)表示與處理方法的基本概念，培養(yǎng)學生運用信號相關(guān)理論解決實際工程問題的能力。全面考核學生對知識的掌握、運用、分析問題、解決問題能力,使學生具備實踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設計開發(fā)能力，為學生進行測控系統(tǒng)的分析和設計打下堅實的基礎。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1.掌握與信號與系統(tǒng)的表示、分析、處理相關(guān)的專業(yè)知識。理解信號分析的作用，形成透過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質(zhì)的科學思維。課程目標2.能夠應用科學知識與現(xiàn)代手段，解決測控系統(tǒng)工程中關(guān)于信號分析與處理、濾波系統(tǒng)建模問題。課程目標3.了解信號處理技術(shù)的新理論新發(fā)展新方法，形成自主學習意識。理解數(shù)學基礎對科技發(fā)展的重要推動作用，形成崇尚自然科學的情操。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標11.3學習專業(yè)基礎知識，掌握解決復雜測控系統(tǒng)工程問題的基本思路和方法；1-工程知識課程目標22.1能夠運用數(shù)學、自然科學和儀器儀表工程學科的基本原理對測控系統(tǒng)工程問題進行識別與描述；5.1能夠合理選擇與使用解決復雜測控系統(tǒng)工程問題所需的多種儀器設備、信息資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具問題分析5-使用現(xiàn)代工具課程目標312.1能夠正確認識自主學習和終身學習的必要性，具有自主學習和終身學習的意識；12-終身學習四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元緒論（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容信號及其分類；系統(tǒng)及其分類。2.重點和難點重點：功率信號和能量信號；線性與非線性系統(tǒng)；時變與非時變系統(tǒng)。難點：使用系統(tǒng)時域模型區(qū)分線性與非線性系統(tǒng)、時變與非時變系統(tǒng)。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，講授信號與系統(tǒng)的定義和分類依據(jù)。2.通過案例分析、理論與實踐相結(jié)合，促進學生直觀理解。4.學生學習預期成果掌握信號與系統(tǒng)不同分類的定義。能夠應用數(shù)學工具確定系統(tǒng)的類別。5.支撐課程目標課程目標1.3第二單元連續(xù)時間信號分析（學時數(shù)：12學時）1.課程主要內(nèi)容連續(xù)時間信號的時域描述和運算；周期信號與非周期信號的頻域分析；連續(xù)時間信號的復頻域分析等。2.重點和難點重點：連續(xù)時間信號的時域描述和運算；周期信號與非周期信號的頻譜分析。難點：信號的卷積運算；使用傅里葉級數(shù)及傅里葉變換表示周期信號頻譜及非周期信號頻譜密度。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，講授傅里葉變換、卷積等課程相關(guān)數(shù)學理論。2.通過案例分析、理論與實踐相結(jié)合，促進學生直觀理解。4.學生學習預期成果掌握常用信號的時域函數(shù)表達式。能夠應用傅里葉級數(shù)展開求周期信號頻譜函數(shù)；能夠應用傅里葉變換求非周期信號頻譜密度函數(shù)。能夠根據(jù)頻譜函數(shù)和頻譜密度函數(shù)分析信號特性。能夠應用拉普拉斯變換求信號復頻域表達式。5.支撐課程目標課程目標1.2.3第三單元離散時間信號分析（學時數(shù)：18學時）1.課程主要內(nèi)容采樣定理；離散時間信號的時域描述和運算；離散周期信號與離散非周期信號的頻域分析；離散時間信號的復頻域分析等。2.重點和難點重點：采樣定理；離散時間信號的時域描述和運算；離散時間周期信號與離散時間非周期信號的頻譜分析；離散時間信號的復頻域分析。難點：離散時間信號的卷積和運算；離散周期信號頻譜及非周期信號頻譜密度的計算和物理含義；離散時間傅里葉變換的實用化；快速傅里葉變換。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，講授離散時間傅里葉變換、Z變換、卷積和等課程相關(guān)數(shù)學理論。2.通過案例分析、理論與實踐相結(jié)合，促進學生直觀理解。3.通過上機編程操作，鍛煉學生進行離散信號處理的能力。4.學生學習預期成果掌握常用信號的時域函數(shù)表達式。能夠應用離散傅里葉級數(shù)展開求周期信號頻譜函數(shù)；能夠應用離散時間傅里葉變換求非周期信號頻譜密度函數(shù)。能夠根據(jù)頻譜函數(shù)和頻譜密度函數(shù)分析信號特性。能夠應用離散傅里葉變換進行離散非周期信號頻譜密度的理論計算和編程計算。能夠應用Z變換求信號復頻域表達式。能夠編寫程序?qū)﹄x散信號進行處理。5.支撐課程目標課程目標1.2.3第四單元信號處理基礎（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容連續(xù)與離散系統(tǒng)的時域響應；連續(xù)與離散系統(tǒng)的頻域響應；連續(xù)與離散系統(tǒng)的復頻域響應。2.重點和難點重點：利用卷積運算求系統(tǒng)響應的時域表達式；利用頻率特性求系統(tǒng)響應的頻域表達式；利用系統(tǒng)函數(shù)求離散系統(tǒng)響應的復頻域表達式。難點：利用頻率特性求系統(tǒng)響應的頻域表達式。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，講授系統(tǒng)響應求取的不同方法。2.通過案例分析、理論與實踐相結(jié)合，促進學生直觀理解。3.通過上機編程操作，鍛煉學生用離散系統(tǒng)處理信號的能力。4.學生學習預期成果能夠應用系統(tǒng)數(shù)學模型求系統(tǒng)響應。能夠編寫程序求離散系統(tǒng)的響應。5.支撐課程目標課程目標1.2.3第五單元濾波器（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容低通模擬濾波器的數(shù)學模型設計；高通、帶通、帶阻模擬濾波器的數(shù)學模型設計；數(shù)字濾波器的數(shù)學模型設計。2.重點和難點重點：巴特沃斯低通模擬濾波器的數(shù)學模型設計；切比雪夫低通模擬濾波器的數(shù)學模型設計；IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學模型設計。難點：模擬濾波器設計原理；數(shù)字濾波器的設計原理。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，講授典型低通模擬濾波器的數(shù)學模型設計和數(shù)字濾波器數(shù)學模型設計。2.通過案例分析、理論與實踐相結(jié)合，促進學生直觀理解。3.通過上機編程操作，鍛煉學生進行濾波器性能仿真的能力。4.學生學習預期成果能夠根據(jù)濾波要求，應用成熟濾波器設計理論計算低通模擬濾波器數(shù)學模型，并通過頻率特性函數(shù)評價濾波器性能。能夠根據(jù)濾波要求，應用頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系計算帶通、帶阻、高通模擬濾波器的數(shù)學模型。能夠根據(jù)濾波要求，應用復頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系計算低通數(shù)字濾波器的數(shù)學模型。能夠編寫程序繪制濾波器的頻率特性圖。5.支撐課程目標課程目標1.2.3（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元緒論講授法、案例教學課程目標1、321:1第二單元連續(xù)信時間信號講授法、案例教學課程目標1、2、3121:1.2第三單元離散時間信號講授法、案例教學；上機操作課程目標1、2、3181:1.2第四單元信號處理基礎講授法、案例教學；上機操作課程目標1、2、381:1第五單元濾波器講授法、案例教學；上機操作課程目標1、2、381:1.2合計481:1.1五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績20%作業(yè)（百分制）50本門課程8次作業(yè)，主要考核傅里葉變換、Z變換、模擬濾波器數(shù)學模型的內(nèi)容。目標分值=0.5*作業(yè)成績測驗（百分制）50主要考核各章節(jié)基本概念。評分標準為測驗答題正確率。目標分值=0.5*測驗成績實踐成績20%上機（百分制）70主要考核用MATLAB做信號處理和輔助設計濾波器。評分標準主要為程序運行結(jié)果是否正確。目標分值=0.7*程序平均成績專題討論30主要考核對專業(yè)發(fā)展、專業(yè)技術(shù)如數(shù)字信號處理及數(shù)字濾波的理解。酌情賦分，滿分30。期末考試60%知識40考核內(nèi)容：各章節(jié)基本概念、計算；濾波器設計?？荚囶}型：填空、判斷、選擇、計算。評價細則：按照各題評分標準。能力40綜合應用20（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元緒論1-1能量與功率信號的區(qū)分；1-2線性與非線性系統(tǒng)的區(qū)分。測驗、期末考試課程目標1、3第二單元連續(xù)時間信號2-1常見信號及其特性；2-2卷積運算；2-3傅里葉級數(shù)；2-4傅里葉變換。作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2、3第三單元離散時間信號3-1常見信號及其特性；3-2卷積和運算；3-3DFS；3-4DTFT及DFT；3-5Z變換。作業(yè)、測驗、上機、專題討論、期末考試課程目標1、2、3第四單元信號處理基礎4-1時域響應；4-2頻率特性；4-3系統(tǒng)函數(shù)。測驗、上機、期末考試課程目標1、2、3第五單元濾波器4-1濾波器分類及其特點；4-2巴特沃斯濾波器特性及設計；4-3切比雪夫濾波器特性及設計；4-4數(shù)字濾波器的設計方法。作業(yè)、測驗、上機、期末考試課程目標1、2、3六、使用