《信号处理实验》课程实验教学大纲
Experiments of Signal Processing
课程编号：109229 学分数：2
课程类别：专业课课程性质：必修
总学时数：32实验学时：32
授课学期：第五学期独立设课：是
一、实验课程的目的与任务
目的：信号处理实验由信号与系统实验和数字信号处理实验组成。“信号处理”是一门理论和实践密切结合的课程，为了深入的掌握课程内容，应当在学习理论的同时，做习题和上机实验。上机实验不仅可以帮助学生深入地理解和消化基本理论，而且能锻炼学生的独立解决问题的能力，同时培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后的工作打下良好的基础。
任务：
1．进一步巩固和加深对信号处理基础知识的理解，提高综合运用所学知识、独立设计子程序的能力。
2．能够运用MATLAB软件设计程序，准确分析实验结果，独立完成实验报告。
3．课前做好预习，在实验前掌握实验内容及原理。
二、实验内容与要求
序号 | 实验项目 | 学时 | 实验内容及要求 | 每组人数 | 实验类型 | 选 做 | 必 做 | 备注 |
1 | 常用信号的MATLAB表示 | 2 | 内容：掌握常用连续、离散信号的MATLAB表示。 要求：用程序表示阶跃、门、抽样、符号等连续信号及单位、阶跃、门、指数等离散信号。 | 1 | 验证 | | √ | |
2 | 卷积的分析和计算 | 4 | 内容：掌握两连续信号卷积积分的数值解、解析解的原理、方法和两有限长离散信号卷和及无限长离散信号卷和。 要求：编制程序完成掌握两连续信号卷积积分的数值解、解析解，并给出结果图；完成两有限长离散信号卷和及无限长离散信号卷和，并给出结果图。 | 1 | 验证 | | √ | |
3 | 信号频谱分析 | 4 | 内容：掌握求周期和非周期信号频谱的方法；分析傅里叶级数前n项和与原波形的关系；掌握时宽与频宽的关系。 要求：给定常用周期和非周期信号能给出频谱；编制程序分析傅里叶级数前n项和与原波形的关系；给出几个信号说明时宽与频宽的关系。 | 1 | 验证 | | √ | |
4 | 连续系统的零极图和频率特性 | 4 | 内容：正确绘制连续系统的零极图；正确绘制连续系统的幅频特性和相频特性曲线。 要求：在给出系统函数下编制程序绘出零极图；由零极图能判断出系统的特性；由系统函数绘出幅频特性和相频特性曲线并能判断出系统是属于低通、高通、带通等滤波器。 | 1 | 验证 | | √ | |
5 | 系统响应及系统稳定性 | 4 | 内容：掌握求系统响应的方法；掌握时域离散系统的时域特性；分析、观察及检验系统的稳定性。 要求：调试程序；给定系统差分方程求系统响应；给定系统差分方程检查系统的稳定性。 | 1 | 验证 | | √ | |
6 | 用FFT对信号做频谱分析 | 4 | 内容：学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便正确应用FFT。 要求：对给定的序列进行谱分析；选择FFT的变换区间N为8和16 两种情况进行频谱分析，分别打印其幅频特性曲线,并进行对比、分析和讨论。 | 1 | 验证 | | √ | |
7 | IIR数字滤波器设计及软件实现 | 4 | 内容：掌握IIR数字滤波器的MATLAB实现方法；通过观察滤波器输入、输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。 要求：调用信号产生函数产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号；用滤波器对信号进行滤波，分离出复合信号中的三路不同载波频率的调幅信号， 并绘图显示时域波形，观察分离效果。 | 1 | 验证 | | √ | |
8 | FIR数字滤波器设计与软件实现 | 4 | 内容：掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法；学会调用MATLAB函数实现FIR滤波器。 要求：调用信号产生函数产生具有加性噪声的信号，自动显示信号及其频谱；实现低通滤波器，根据滤波器指标选择合适的窗函数，绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 | 1 | 验证 | | √ | |
9 | 机动 | 2 |
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注：实验类型指演示、验证、综合和设计。综合性、设计性实验内容及要求另附大纲，表中标明“参见《综合性、设计性实验教学大纲》”。
三、考核及实验报告
（一）考核
根据平时各项实验操作能力、理论结合实际能力、实验报告成绩，按优、良、及格、不及格，综合确定实验成绩。
（二）实验报告
实验报告的内容：
1. 实验名称：_________班级_________姓名_________学号_________日期_________。
2. 实验目的：参照实验指导书扼要而准确地描述所做实验的目的。
3. 实验任务：明确每个实验的任务，提前预习需要的理论知识。
4. 实验内容：参照实验内容与要求。按照实验指导书写出实验步骤。
实验报告的要求：实验报告以书面形式提交。
四、主要仪器设备
硬件：PC机
软件：Matlab软件
五、教材及参考书
教材
[1]金波.信号与系统基础（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2013年
[2] 高西全.数字信号处理（第三版）.北京：电子工业出版社，2010年
参考书
[1] 维纳.K.英格尔（作者），刘树棠（译者）.《数字信号处理》（MATLAB版）（第三版），西安电
子科技大学出版社，2013.7
[2] 李培芳等编.信号与系统分析基础.北京：清华大学出版社，2012
六、说明
实验内容与要求的机动2学时可以作为考核用，也可作演示用(在有频谱分析仪、频率特性测试仪情况下)。
执笔人：王光荣康广荃审核人：赵航分管院系领导王芳
