《信号分析与处理》知识点及重点、难点.docVIP

1.信号分析与处理基础知识（3学时） 包括信号的定义与分类、信号分析与处理、信号分析与自动控制系统等内容。 2.连续信号的时域描述和分析（7学时） 包括连续信号的时域描述和运算、信号的分解、周期信号的频谱分析、非周期信号频谱分析、傅立叶变换的性质等内容。 3.离散信号的分析（18学时） 包括连续信号的离散化和采样定理、离散信号的时域分析、离散信号的频域分析（DFS,DTFT,DFT）、快速傅立叶变换（FFT）、离散信号的Z变换分析等内容，共14学时。 包括信号的采样与恢复、DFT和FFT等实验，共4学时。 4.信号处理基础（6学时） 包括系统及其性质、信号的线性系统处理（时域分析法、频域分析法、复频域分析法）等内容，共4学时。 包括离散信号与系统分析等实验，共2学时。 5.滤波器（22学时） 包括滤波器的基本概念及分类、模拟滤波器设计、数字滤波器设计等内容，共12学时。 包括滤波器设计、语音信号的频谱分析、步进伺服马达控制系统的DSP实现等实验，共10学时。 重点： 信号的频域描述和分析； 连续信号的离散化和采样定理； 信号的FS、FT、DFS、DTFT分析以及DFT、FFT之间的关系； 信号的复频域分析方法； 滤波器的设计。 难点及解决办法： 难点1：信号的频域法描述和分析。用时域法分析信号与系统，概念上比较直观，学生容易接受，因为其变量是时间的函数。而用频域法描述和分析信号时，其变量为频率ω/Ω，当ω/Ω变化时，其频率指标为何能反映出信号与系统的性能指标，这是学生难以理解和接受的。 解决办法：首先说明信号的时域描述和分析方法，介绍u(t)、δ(t)等时域描述信号，然后给出信号的频域描述和分析方法。其次由函数的完备正交性及傅立叶级数，引出傅立叶变换，通过求解常见信号如正弦信号、指数信号、冲激信号、阶跃信号等的傅立叶变换，以及傅立叶变换的帕斯瓦尔定理，以信号时域、频域描述的能量守恒性，说明信号频域描述的可行性。 难点2：信号的模拟频率与数字频率之间的关系。由于该课程是在大二本科生中开设，以往的课程中仅仅接触到模拟频率，对于课程中的数字频率，感到难以接受，无法分析清楚二者之间的关系。 解决办法：首先讲清楚连续信号的离散化过程，通过采样信号的时域、频域分析，找到连续信号及采样信号间的关系。其次讲信号的复现，从而引出采样定理，用图形说明采样定理的物理意义，通过采样周期、信号周期以及采样间隔等知识点，将信号的模拟频率与数字频率联系起来。 难点3：连续时间信号、离散时间信号的频谱特征。由于信号在时域和频域具有不同的周期性（非周期性）、连续性（离散性）、谐波性等特点，而FS、FT、DFS、DTFT等频谱分析工具中引入的大量的数学推导和证明，学生往往将之混杂在一起，无法从繁琐的数学推导中理清思路，从而导致对信号的频谱分析时出现错误。 解决办法：从FS、FT、DFS、DTFT的定义式入手，以完备正交函数集→FS→FT，FS→DFS→DTFT为主线，引入连续信号离散化时t=nT公式，分析清楚四种变换之间的关系，然后给出信号的时域、频域对应关系，引导学生理解信号的不同频谱特征。 难点4：DFT、FFT和离散信号频谱分析DFS、DTFT之间的关系。大量数学公式的引入，使学生容易混淆DFT、FFT、DFS、DTFT之间的关系，以为DFT、FTT也是具有严格傅立叶概念的频谱分析方法。 解决办法：首先帮助学生树立课程学习时重物理含义、避免大量繁琐的数学推导的学习方法，给出DFS、DTFT的物理含义，然后从计算机技术发展的角度，引入DFT以及FFT，明确DFS、DTFT的傅立叶分析的概念，指出DFT、FFT是计算机处理的一种方法，避免学生出现错误的概念。 难点5：课程学时少、内容多，数学描述繁琐。如果教学方法不当，学生会感到课堂教学枯燥、内容繁杂,进而带来学生上课精神不集中、影响授课效果等问题。 解决办法：首先，主讲教师在第一次授课时要告诉学生本课程的学习方法，并且在每次授课后根据上课时的学生反映情况及时调整授课内容，正确引导学生投入到课程学习中。其次，课程组负责人要求各位主讲老师在有多媒体课件的情况下，每次上课前都仍要精心备课，要求他们经常结合日常生活中与课程教学内容可联系的新闻、报道和消息启发和引导学生理论联系实际积极思考，有机穿插老师以前实际完成的信号分析与处理类课题，增加课程内容的趣味性及扩展性。