数字信号处理论文精选(九篇)

第1篇：数字信号处理论文范文

关键词 数字信号处理 DSP 课程体系 渗透

中图分类号：G424 文献标识码：A

Knowledge Penetration and Extension of Digital Signal

Processing Theory and Practice Teaching

CAO Xinli， TIAN Yi

（School of Electrical and Information Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430073）

Abstract This paper takes mathematical principles to the domain transform domain digital signal processing when students are learning in a digital filter network for example， correspond by comparing before and after signal processing algorithms and theory on the actual hardware implementation， allows students to easily from the Z transform， discrete Fourier transform learning theory easy to draw circuits and program their hardware implementation is achieved. In the study of digital signal processing algorithms in the process， to students whose mathematical formulas penetration corresponding hardware circuits and structures， can make subsequent DSP applications while learning courses， easy to understand and design. Theoretical and experimental study by personal experience， feel the penetration and extension of signal processing system in the teaching curriculum.

Key words digital signal processing； DSP； course system； penetration

在电子信息工程学科中，数字信号处理的实现和仿真课程已经很好地融合进来。很多高校的信息类专业相继开设了数字信号处理，DSP应用的相关理论课程，并开设了matlab信号分析与处理等课程设计和实验。如何在理论和实践课程教学中完成对数字信号处理知识的渗透于延伸，让学生更好的认识到数字信号处理技术的理论和实践和有机结合呢？

1 数字信号处理的作用

数字信号处理是研究把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数字的数值计算方法处理，提取有用信息便于应用的客观规律性。

在信号处理中，很多信号比如声音信号，在时域上看是杂乱无章的，没有任何规律的，当转化成频域信号后，很容易看出来信号的相关性质，对信号的处理也更为方便。模拟信号在远距离传输时信号衰减大，且抗干扰能力差；数字信号设备灵活、精确、抗干扰能力强、远距离传输速度快且不失真。

数字信号处理可以将有用信号从杂乱无章的干扰中提取出来，恢复原始信号并可以对其增强。它对声音，图像，其他现实中的物理量进行信号调理、信号传输、信号接收还原、信号滤波等作用，保证信号传输质量，在电信和其它学科中具有重要的意义。

数字信号处理算法是对其离散信号与系统的变换和滤波的理论基础，在此算法基础上，用硬件或软件的方法将其实现，这是整个数字信号处理的过程。下面我们来分析变换理论和具体实现之间的对应。

2 数字信号处理中数字滤波网络算法原理

在数字信号处理中，以IIR数字滤波网络为例。对于一个输入输出关系已经给定的系统，其系统函数或差分方程已知，可以用不同结构的数字网络来实现该系统。由Z变换的相关知识，我们可以知道对N阶差分方程进行Z变换，得到系统函数的一般表示式：

（1）

如果要设计IIR级联型数字滤波网络，就要根据级联型网络结构特点，将H（z）变换成级联型一阶节和二阶节的形式。

（2）

这样，就把系统函数分解成了N1个一阶节和N2个二阶节。有了这样的结构，就可以得到IIR级联型网络方框图，如图1。

图1 IIR级联型网络方框图

3 数字滤波网络二阶节的硬件实现

第二节中是数字滤波网络IIR级联型网络结构的算法原理和系统函数分解公式，那么这样的数字滤波网络结构怎样用硬件实现呢？

从图1看出，IIR级联型网络是由M个二阶节组成的，一阶节可以看做二阶节的特殊情况。在每一个二阶节中，有四个加法环节（如图1中的圆圈标示），有两个延时单元，有四个标量乘法环节。其中的加法环节和标量乘法器可以有专用数字信号处理芯片中的加法器和乘法器实现，延时单元可以由触发器实现，比如D触发器。

现在以一个二阶节为例，根据方框原理图（图2）说明其硬件构成。

（3）

（4）

所以从到有两个延时电路——延时一个周期和两个周期，即为，；两个乘法电路，；两个加法电路。用硬件实现如图3所示。同样地，从到的电路结构与前面类似，延时电路可以与前面公用。

图2 IIR级联型网络二阶节方框图

图3 IIR级联型网络二阶节的硬件实现

4 数字信号处理课程理论与实践教学的知识渗透与延伸

学生在数字信号处理的理论课程中了解了相关的算法原理后，并和实际的硬件电路实现对应了解，就掌握了从理论到实践的转换过程。

所以在讲授数字信号处理的每一个知识点时，都应该按照这样的思想去引导学生：（1）清晰透彻的讲授每一章节的离散信号与系统的算法原理，从时域分析到频域分析，到时频变换，快速算法，到数字滤波结构及实现。在每一个知识点上，都把相应的数学原理和对应的硬件结构对应起来，使学生了解知识的实际用途。（2）在学生掌握算法原理的基础上，引导其在相应的仿真工具上进行算法的仿真，得到相应的系数和性能，分析算法的优缺点，并对算法进行改进。（3）根据前面学习的理论算法和硬件实现的知识渗透，使学生能够快速轻松地选择相应的数字信号处理器件，实现其算法原理，从而达到理论和实践的较好结合，使得学生在数字信号处理领域，有了较深入和较高层次的认识，达到学以致用。

5 结论

论文以一个实际的《数字信号处理》教学范例——IIR级联型网络结构的原理，说明了教学的顺序和层次，从理论知识的学习，到具体实现的渗透，使得学生在彻底掌握理论变换算法的基础上，更深层次地与实际动手相结合，很好地对学生进行知识的渗透与延伸，在后续的DSP原理与应用，信号分析与处理中可以较为轻松深入地掌握，达到较好的教学效果。

参考文献

[1] 张洪涛，万红，杨述斌.数字信号处理[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.

[2] 吴镇扬.数字信号处理（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 程佩青.数字信号处理教程（第四版）[M].北京：清华大学出版社，2013.2.

第2篇：数字信号处理论文范文

关键词：数字信号处理；软件仿真；实践环节；教学方法

作者简介：张丽丽（1979-），女，黑龙江讷河人，沈阳航空航天大学电子信息工程学院，讲师；贾亮（1971-），男，辽宁营口人，沈阳航空航天大学电子信息工程学院，副教授。（辽宁　沈阳　110136）

基金项目：本文系沈阳航空航天大学数字信号处理课程的优化与改革（项目编号：JG110202C）的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0070-01

数字信号处理的地位和作用在信息化的进程中变得越来越重要。在数字信号处理领域中，近年来随着计算机技术与数字技术的迅速发展，数字信号处理的基础理论和基本方法的应用已经由传统的通信、测量和控制工程等领域迅速扩大到如电力系统、电机与电器、电力电子、生物医学，甚至经济学与社会科学等许许多多需要对信号进行传输、处理和分析的领域。[1]由于数字信号处理这一学科的内容极为丰富，与这些内容有关的技术又在很多科学和技术领域起着愈来愈重要的作用。在这样的背景下，国内外各个大学的电子信息类专业将数字信号处理课程列为本专业的必修课程，并逐渐加强课程的建设与改革。

数字信号处理课程在教学的过程中往往突出数学分析，注重数学推导，工程概念相对薄弱，理论联系实际不够，较少涉及实现方法及相关的软硬件技术，特别是对学生动手能力、技术技能和创新精神的培养等方面与科技界、产业界的要求相去较远。这样，学生在听课的过程中会感到教学内容枯燥，没有什么实际用处。所以“数字信号处理”课程教学的改革与实践势在必行。

一、数字信号处理教学内容的改革

1.精简本门课程和信号与系统课程重合的部分

“数字信号处理”课程的第一章内容为离散时间信号与系统。对于这一部分内容来说，很大一部分内容对于学生来说并不是新的知识，学生在前期的信号与系统课程中已经学过。但是由于这些内容对数字信号处理课程后面部分知识的学习是一个前期基础，所以在数字信号处理课程中会重新学习，而且这部分的学习会占用4个学时左右的时间。在教学课时有限的情况下，教学的过程中应该注重讲课内容的精选，尽量让学生在有限的课堂时间里能够吸收更多的新知识。经过教学实践，我们对这部分内容的学习采用首先学生自学，然后在随后的课堂教学中如遇到相关知识作为基础，采用教师概括介绍并启发学生自主复习思考的方式进行。这样既使学生掌握了相关知识，调动了学生的学习积极性，培养了学生的独立思考能力，也减少了相应的授课学时，将有限的学时更好地用在后续课程的教学中。精简本门课程和信号与系统课程重合的部分将为整个数字信号处理课程的改革提供基础。

2.注重经典信号处理与现代信号处理的衔接

在本科教学阶段，数字信号处理讲述的内容属于经典信号处理理论，主要讲述的内容为离散傅里叶变换理论的基本概念、性质以及实现和滤波器的设计这两部分知识。但随着科学技术的进一步发展和数字信号处理理论研究的逐步深入，对于本科生尤其是有继续深造需求的本科生来说，了解现代信号处理理论的某些知识是非常必要的。

对于这部分知识的引入，主要从两方面考虑：第一，这一部分内容学时如何分配；第二，给本科生讲述关于现代信号处理的哪一部分内容。

对于第一个方面，前期课程改革试验阶段为这部分内容分配的学时数为4个学时，使学生对于现代信号处理理论有粗浅认识。讲述这一部分内容的目的在于引导学生，让学生对信号处理理论感兴趣。讲述这几个学时的过程中，轻理论推导，重实际应用，让学生实实在在地感觉到数字信号处理不再是满黑板公式推导的、和数学相关的一门理论课程，而是一门有着广泛应用前景的专业基础课程，使学生的学习更加完整，提高学生学习这门课程的兴趣。

对于第二方面，经过几位教师的研讨，决定讲述时频分析的有关内容并根据电子信息工程学院本科培养计划对于学生后续课程的安排，在课堂上将重点讲述短时傅里叶变换以及小波变换等内容。让学生对时间域、频率域、时频域有清晰的认识，理解关于数字信号处理中所讲述过的一些变换的本质。

3.通过软件仿真与硬件搭建相结合的方式来实现算法

在数字信号处理实验教学过程中，目的是为了让学生学习和掌握数字信号处理的实现方式。数字信号处理的实现方式有：采用计算机，通过编写程序、用软件的方式来完成数字信号处理算法的实现；采用专用或者通用设备、通过硬件的形式来完成数字信号处理过程。[2]

我院根据电子信息工程专业发展需要，在2005年就开设了MATLAB与科学计算这门课程。学生在上数字信号处理课程之前已经修完了这门课程，所以在数字信号处理实验的教学过程中使用MATLAB作为数字信号处理仿真实验的工具。MATLAB是科学计算软件，它强大的数值计算和数据可视化能力适用于工程应用各个领域的分析设计与复杂计算。学生采用MATLAB进行数字信号处理实验能够使学生非常直观地看到实验结果，理解算法的精髓。

对于数字信号处理的硬件实现，我院有和TI公司共建的实验室。我们计划开设DSP选修课程作为数字信号处理理论的后续拓展课程，争取做到厚基础、重应用。这样，学生的知识体系从理论到实践应用有了一个完整的前后呼应过程，学生的动手和动脑的能力会得到双重提高。

4.增加数字信号处理课程设计实践环节

作为省属本科院校，我校着重培养的是应用型人才。现代大学生动手能力弱、实践经历少是在教学过程中应该注意的问题。大学四年过程中学生学习的课程非常之多，如何把这些课程从基础课到专业基础课再到专业课进行渐进的整合是高等学校教师需要思考的问题。对于数字信号处理的教学来说也是一样的。在前期的课程讲述中注重的是单一课程的讲述，即使是硬件实现部分也是简单的一个算法的实现，课程的综合应用稍显不足。所以，第七学期末学生将进行4个星期的课程设计实践环节。这4个星期的实践环节采取因材施教的原则。对那些对数字信号处理感兴趣的同学，将给出和数字信号处理知识相关的课程设计任务，使学生分散掌握的各门课程有一个整合过程，让学生采用DSP硬件设备具体实现一个系统的功能。这部分课程设计将包括信号与系统、数字信号处理、C语言、数字电路、DSP等各门学科的内容。这次课程设计将为学生即将迎来的毕业设计打一个坚实的基础，并且培养学生从全局思考问题的能力。

二、数字信号处理教学方法的改革

针对数字信号处理课程概念抽象难懂、所涉及数学知识较多、公式推导非常繁琐等问题，学校改革并丰富了传统的教学手段，采用板书与多媒体教学相结合的方式充分发挥现代教学手段的优势，尽量将抽象的概念感性化，通过形象生动的图像、动画来展示理论知识的内涵。例如，讲述采样定理的时候，可以通过电脑录制语音，然后通过MATLAB对语音信号进行采样，使学生从感官上就会看到欠采样、过采样的结果。这样可以启发学生的思维，培养学生的学习兴趣，实施形象教学。并逐步搭建网络教学平台，通过网络实现学生的异步自主式学习。网络教学具有个性突出、内容广泛、交互性强等特点，可以扩大学生的学习课堂。开展通过数字信号处理课程的网络教学，建立该课程的网站，并且要求课程网站具有良好的导航结构，要按照学生的认知规律进行内容的组织和描述。实现教学资源共享，加强教与学的信息交流，重视对学生主动式学习的培养，调动学生学习的自觉性和主动性，通过问题和思考题等启发学生的探索精神，为学生提供课堂以外的丰富的学习空间和资源。由于数字信号处理课程中大量的理论和结论都是通过数学推导的方式得到，所以学生往往过于注重公式推导或证明而不能理解其实质和用途。针对这种情况，在教学别要强调结论的物理意义和应用，尤其是结合科研实践给出理论在图像处理、语音信号处理方面的具体应用，以此加深学生理解，提高学习兴趣。

三、结束语

“数字信号处理”课程现在已是国内外大学电子类学科和专业一门重要的专业基础课。对数字信号处理课程的改革是电子信息类专业课程教师一项刻不容缓的职责。我们结合实际教学情况对该门课程进行了多方面的改革尝试，实践证明改革取得了一定的效果，激发了学生对这一系列课程的兴趣，拓宽了学生的视野，也进一步促进了电子信息专业的发展。

参考文献：

第3篇：数字信号处理论文范文

关键词：电子信息；专业课程；数字信号处理

TN911.72-4

一、数字信号处理课程的特点

数字信号处理，简称DSP，是Digital Signal Processing的英文缩写，是面向电子信息学科的专业基础课。凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算都可成为“数字信号处理”。对于DSP，狭义理解可为Digital Signal Processor数字信号处理器；广义理解可为Digital Signal Processing译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。

数字信号处理的基本概念、基本分析方法已经渗透到了信息与通信工程，电路与系统，集成电路工程，生物医学工程，物理电子学，导航、制导与控制，电磁场与微波技术，水声工程，电气工程，动力工程，航空工程，环境工程等领域。

数字信号处理课程的学习使学生牢固掌握离散时间信号和系统的基本原理及基本分析方法，深入理解离散傅里叶变换的基本原理，掌握应用快速傅里叶变换方法解决信号分析问题的方法，掌握数字滤波器的设计原理和实现方法，学会信号谱分析的基本方法。为学生进一步学习有关信息、通信方面的课程和今后的科研工作打下良好的理论基础。

二、数字信号处理的先修课程

数字信号处理课程的先修课程有很多，最重要的也是衔接最紧密的一门课程就是――《信号与系统》。简单来说可以将信号与系统和数字信号处理归为同一类专业课程，从内容上看，《信号与系统》主要学习模拟信号的处理分析，《数字信号处理》则负责数字信号的运算处理。

通过《信号与系统》课程的学习，使学生建立起信号及线性系统分析的基本概念，掌握基本的分析方法特别是频域分析方法，为学习后续其它专业课程打下良好的基础。本课程正式引入频率域的概念，打破以往学习中所有信号或变量以时间t为自变量进行分析的传统思维，此时学生会出现一些不适应、不理解，甚至有的学生很长时间才接受理解频率域的概念。因此，信号与系统是数字信号处理课程最重要的先修课程。

三、数字信号处理课程设置知识要求

《数字信号处理》课程是为电子信息类专业三年级学生开设的一门专业基础主干必修课程，它是在学生学完了信号与系统的课程后，进一步为学习电子信息类专业本科阶段专业知识打基础的课程。本课程通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理技术这门科学的基本理论和方法。与本科阶段的很多专业课（例如《通信原理》、《通信电路》、《图像信息处理》、《微波原理及技术》、《电子设计自动化EDA》等）有很强的关联性。学习该课程前，学生不仅必须掌握《高等数学》、《复变函数与积分变换》、《微积分》等数学领域的基本运算知识，而且需要掌握《电路分析基础》、《电子技术基础（模拟部分）》、《电子技术基础（数字部分）》、《信号与系统》等专业基础知识。

四、数字信号处理课程设置能力要求

数字信号处理课程设置能力要求以理论基础和工程实践相结合，在学习数字信号处理理论知识的基础上，进行实验训练，加强学生掌握实际数字信号处理系统的专业技能。通过该课程理论知识的学习，学生应能具备数字信号领域相关系统的分析能力；通过该课程的工程实例分析及实验训练，应能具备数字信号处理中信号分析和数字滤波设计的实践能力；通过时域离散系统时域及频域的分析与学习，掌握数字系统对信号的分析处理、识别、滤波的认知能力、设计与开发能力。

五、数字信号处理课程达成目标要求

通过该课程的学习，掌握时域离散信号与系统的时域分析和频域分析、学会利用序列傅里叶变换和Z变换，分别对时域离散系统进行频域分析计算和复频域内的分析计算；掌握数字信号处理学科的核心算法离散傅里叶变换及其快速算法的基本原理，体会数字信号处理领域的奇妙之处；掌握数字信号处理系统网络结构，能借助MATLAB及CCS软件对典型IIR和FIR数字系统网络结构进行设计及仿真；掌握数字滤波器设计中，无限脉冲响应数字滤波器与有限脉冲响应数字滤波器设计过程的不同，以及两类经典数字滤波器各自的特点；掌握数字信号处理系统的实现、多采样率信号处理等。通过实验环节训练，让学生具备对数字信号处理系统的分析理及设计创新等专业能力。

参考文献：

[1]丁玉美，高西全，数字信号处理（第三版）西安电子科技大学出版社.

[2]姚天任，数字信号处理（第二版）华中科技大学出版社

[3]郑君里，信号与系统（第二版） 高教出版社.

第4篇：数字信号处理论文范文

关键词：电气工程；数字信号处理；课程改革

作者简介：欧阳华（1978-），女，湖北仙桃人，海军工程大学电气工程学院，副教授；钱美（1974-），男，江苏盐城人，海军工程大学电气工程学院，讲师。（湖北 武汉 430033）

基金项目：本文系海军工程大学2011年教育科研课题的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0054-02

数字信号处理（Digital Signal Processing）是从20世纪60年代以来，随着信息科学和计算机科学的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科，它以数字计算机和专用数字信号处理系统为工具，用数值计算方法对信号进行分析、滤波、变换、估计等处理。[1]

数字信号处理技术是信息科学的重要组成部分，随着其基本理论、方法和技术的迅猛发展和广泛应用，“数字信号处理”课程已经不仅是传统的无线电技术专业的必修课程，而且已成为许多工科专业的共同基础。由于该课程特定的发展历史，该课程的体系结构、授课内容、成熟教材大部分是针对电子工程专业的，对于电气工程专业学员的知识体系结构来说并不适合。电气工程专业的课程设计没有“信号与系统”课程作为先导，必须先给学员补充信号分析与系统分析的相关基础知识。另外，电气工程专业涉及的强电信号频率相对较低，信号幅值较高，而且多为缓变信号，信号处理的对象与方法与弱电略有不同。因此有必要进行课程体系和内容的改革，并建设适合电气工程专业的“数字信号处理”入门基础课程教材。

电气工程专业“数字信号处理”课程改革研究与实践以专业建设为导向，在课程体系、课程内容和实验设计上作深入的探讨，并围绕课程改革进行了教材建设。

一、国内高校电气工程专业开设“数字信号处理”课程的基本情况

20世纪80年代末我国在无线电专业研究生和部分高年级本科生教学中引入“数字信号处理”课程，随后推广为电子信息类专业本科生的专业基础课。

电气工程与自动化专业[2]涉及电力系统、电机系统、电力电子装置及系统、工业自动化系统等，具有强弱电结合、软硬件结合、电气工程专业知识与自动化信息基础知识结合和专业面宽的特点。电气系统和自动化系统都广泛地涉及信号分析和处理技术。自动化系统中按一定的控制规则得出的控制信号、系统状态的估计，控制对象数学模型的确定、系统测量噪声的剔除，直至自适应控制、智能控制等都通过信号的分析和处理来实现。电机、电力系统的故障分析和诊断、电力系统的微机保护、电能质量分析与控制等更是数字信号处理技术的直接应用例子。随着电工学科的进一步发展，数字信号处理技术在电气工程领域的作用和影响必将越来越大。

因此，信息科学学科的核心课程——“数字信号处理”也成为电气工程学科专业基础课。电气工程学科该课程不能照搬作为信息科学专业基础的“数字信号处理”，而应根据培养电气工程与自动化专业人才的需要安排具体内容，既要补充“信号与系统”中信号与系统以及频谱的基本概念，又不能重复“电路原理”和“自动控制理论”的内容；既要为专业课提供必要的基本概念和基本原理，又不能变成简单的专业知识介绍。电气工程与自动化专业开设“数字信号处理”应有它自己的教学内容和体系。

正是为了适应这一学科建设和发展的需求，各高等学校电气工程与自动化专业越来越重视类似于“数字信号处理”课程的建设。[3]西安交通大学电子与信息工程学院自动化系将“数字信号处理”列为自动化专业核心课程，北京交通大学电气工程学院将“信号分析与处理”课程列为电气工程及其自动化专业（包括科学技术型和工程技术型）专业基础课程，浙江大学电气工程学院也开设了“信号分析与处理”课程。[4]2000年海军工程大学在电气工程及其自动化、测控技术与仪器、计算机科学与技术等三个专业中新开设了“数字信号处理”课程。[5]

二、课程体系的改革

根据前述在电气工程学科开设“数字信号处理”课程的目的及意义，结合学生的专业背景，我们在相对稳定中追求变革，研究适合电气工程专业需要且与当代信息科学发展相适应的课程体系。根据培养电气工程与自动化专业人才的需要安排具体内容，补充“信号与系统”中信号与系统以及频谱的基本概念，将拉普拉斯变换原理与应用放在“电路原理”中讲授，将状态空间移至“自动控制原理”课程讲授。强调信号分析和处理的基本原理和方法。

在课程框架设计上注重学员的能力培养，突出数字信号分析是基础，数字系统分析是桥梁，仿真分析为手段，实现原理、方法和应用的有机结合。在内容安排上积极引入信息技术领域的发展成果，优化课程体系，更新教学内容。在实验设置上紧贴专业应用背景，做到学以致用。

三、教学内容的改革

教学内容改革的基本思想是，在理论上研究如何以当代信息科学的观点讲授经典理论；在实践上研究如何突出工程应用软件的应用，如何突出信号处理技术在电气工程中的应用。

课程教学内容的改革主要表现在三个方面。

1.根据专业的特点精选内容，避免重复，注意衔接

在自动控制理论中对系统已经进行了充分的介绍和讲解，离散系统的基本知识和Z变换学生已经学过。所以在教学中仅简单介绍这部分内容。考虑到电气工程专业主要对过程控制和运动控制中的一些模拟量进行处理，为此，适当增加数据采集和模拟信号转换方面的内容。在教学中，由连续信号分析过渡到离散信号分析，便于学生巩固和应用以前所学的知识。

2.注重经典理论与现代电气技术的结合

课程教学效果成败的关键不在于学生认识和记忆了多少定义、定理的条文，而应注重正确引导学生运用数学工具分析典型的物理问题。[6]虽然信号处理的应用领域由传统的电气工程向电气工程扩展，但许多经典理论只需稍微补充、修正即可适用于电气工程领域。把握好这一原则将有利于在讲述传统内容的过程中充分体现时代气息，处理好经典理论的阐述与最新技术引进的相互融合。例如在建立“信号传输”概念时，可以从全球定位系统、个人通信技术和国际互联网等实例引入，营造了当代信息科学飞速发展的浓厚气氛。同时，介绍信息流、能量流、管理流互动的智能电网的概念，实现电气电子的交叉融合。

3.理论联系实际，注重培养学生解决问题的能力

我们注重讲清基本概念和方法，介绍信号处理技术的应用，不过分强调数学公式的推导和证明。例如讲解频谱分析时，介绍其在微机保护、故障诊断、频率跟踪检测方面的应用。

为了加强MATLAB实践环节训练，加深学生对基本概念和理论的理解，在理论教学中随时渗透MATLAB的应用，不少例题在理论求解后给出MATLAB实现的结果，两相对照，既掌握了理论推导方法，也实现了计算机仿真设计和验证。MATLAB的应用使学生养成积极思考、善于推导的良好习惯，又使学生深入理解必要的物理概念。课堂PPT中，大部分波形图均是由MATLAB绘制，尤其是讲授滤波器设计时，直接调用FDATool工具箱，帮助学生掌握设计的核心指标和方法。在作业中，也有一些MATLAB仿真小作业，这也是国内外大部分院校采取的方法。

三、实验设计的改革

如何通过实践环节来培养工科大学生的创新意识以及如何更好地开展实验教学问题已成为当前高等院校工科专业教学改革的热点与难点问题。“数字信号处理”课程开课伊始就是理论与实验算法并重，其实验体系较为完善。我们在实验设计方面改革的基本思想是立足基础验证实验，注重综合设计实验。

MATLAB仿真软件使用简单、功能强大，兼有丰富的工具箱和软件包，因此首选MATLAB作为实验仿真工具。具体而言，实验内容分为五个：实验一——信号的时域分析。实验二——信号的频域分析。实验三——滤波器设计基础。这三个实验是基础实验，通过实验，要求学生掌握MATLAB语言的基本使用方法，并能够采用该语言实现信号分析和系统设计。实验四——信号的抽样与恢复，该实验是综合设计实验，要求学生根据信号频谱分析得到的频率成分，实现模拟信号的抽样与恢复。实验五——信号滤波，该实验是自主设计实验，要求学生综合应用信号频谱分析和数字滤波器设计的知识，实现信号滤波。

此外，作为后续实验改革的一个方向，在课堂上给学员进行了LabVIEW虚拟实验演示。LabVIEW虚拟仪器和MATLAB仿真软件各有利弊。MATLAB编程过程类似于数学演算，并具有强大的命令集和信号处理工具箱，是目前数字信号处理的标准语言，对于训练学员信号处理的算法实现技巧、培养综合应用能力极有裨益，但对图形支持不够，编程较为复杂。LabVIEW虚拟仪器使用独特的图形化编程技术，用软件代替仪器功能，人机界面友好，使用方便，将其应用于“数字信号处理”教学，使学生能直观地领会和理解“数字信号处理”课程的分析方法和处理结果。但若作为本科实验程序设计语言，则由于学时和学员知识结构限制，实验内容将会限于演示验证实验，不利于培养学员综合利用DSP理论分析和解决实际问题的能力。因此，是否在实验中引入LabVIEW虚拟仪器，是完全替代MATLAB还是两者互为补充，这个问题教研组还在进一步的考虑之中。

四、“数字信号处理”教材建设

课程建设，教材为先。为体现数字信号处理基本概念、原理和方法，结合电气工程及其自动化等专业的需求，我们特编写了《数字信号处理》教材。教材内容丰富，强调基本理论、基本概念和基本方法，注重内容的时代性和前沿性，将计算机仿真工具MATLAB与教材内容紧密结合，增设了相应的例题与习题，充分体现了经典与现代相结合，基本理论与工程技术相结合，解析方法与计算机辅助分析相结合的特点。全书条理清楚，深入浅出，有实例，便于自学。教材紧紧抓住数字信号这条主线，重点介绍信号处理、分析的基本原理和方法。补充“信号与系统”中信号与系统的基本概念，强调傅里叶变换、频谱和频率响应的概念。尽量避免与“自动控制原理”和“电路分析”的内容重叠，弱化拉普拉斯变换的地位。教材另外一个重要的特点是将MATLAB这个工具在信号处理技术中的应用贯穿于全书，使学员在学习了基本概念、方法后能够用计算机对信号进行分析处理，一方面能加深对基本概念、原理的理解，一方面为后续毕业设计、科学研究打下良好基础。

长期以来，学生感觉“数字信号处理”等课程内容难学难用，主要原因是信号处理类课程具有较强的理论性和实践性，学生没有将理论与实践相结合，造成对数字信号处理原理和方法的理解不深刻，对数字信号处理技术应用不灵活。我们根据多年来的实践教学经验，编写了“信号分析与处理”实验指导书，作为内部讲义以供学员使用。实验指导书分为三个模块：信号的分析与处理、系统的分析与设计、信号处理综合应用。

五、结束语

本文探讨了电气工程专业“数字信号处理”课程改革研究的一些思考和做法。课程改革与建设是一个需要持之以恒而又与时俱进的工作，其间总会产生新的问题，形成新的看法，我们将进行进一步研究讨论，做好教书育人工作。

参考文献：

[1]奥本海姆，谢弗，巴克.离散时间信号处理[M].第2版.刘树棠，黄建国，译.西安：西安交通大学出版社，2001.

[2]赵光宙，等.关于电气工程与自动化专业中信息课程的一点认识[C].全国高校电气信息类（电气工程与自动化）专业面向21世纪教学改革第三届研讨会论文集.武汉，1999：130-135.

[3]靳希，杨尔滨，赵玲.信号处理原理与应用[M].第2版.北京：清华大学出版社，2008.

[4]赵光宙.信号分析与处理[M].第2版.北京：机械工业出版社，

2008.

第5篇：数字信号处理论文范文

【关键词】无线电;软件无线电;数字信号处理技术

在无线电通信飞速发展的今天，数字无线电信号处理技术也有了新的要求。为了满足新的技术标准和要求，推广无线电技术的发展和应用，进一步加强研究无线电数字信号处理技术显得尤为重要，其成为了业界广泛关注的焦点，是目前针对数字信号处理技术研究方向中的一个重要课题。

一、无线电、软件无线电、数字信号处理技术的概念

1.无线电的概念介绍

早在1893年，无线电便被国外科学家尼古拉・特斯拉发明，这是无线电通信技术第一次被公开展示。那么，所谓无线电，是指在所有自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，是其中的一个有限频带，上限频率在300GHz（吉赫兹），下限频率较不统一，在各种射频规范书里，常见的有3KHz～300GHz（ITU-国际电信联盟规定），9KHz～300GHz，10KHz～300GHz。

2.软件无线电的概念介绍

软件无线电的发明起源于20世纪90年代，是目前较为流行并被广泛应用的新型无线电通信技术，可以把它看做作是具有智能化的无线电。软件无线电是指一种无线电广播技术，它基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。其英文缩写为SDR。换句话来讲，频带、空中接口协议和功能可通过软件下载和更新来升级，而不用完全更换硬件。同时，软件无线电具有随环境变化参数，更有效、智能的利用资源的优势。

3.数字信号处理技术的概念介绍

回顾数字信号处理技术的发展历程，它已经历了五个不同的发展时期。从上个世纪70年代到如今的21世纪，数字信号处理技术在经历了漫长的演变和研究探索之后，终于变得逐渐成熟，被广泛应用到人们的日常生活当中，具有广阔的市场前景。那么，何为数字信号处理技术呢？它被定义为是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理均是新号理的子集。通俗来讲，数字信号处理技术，就是一种采用数值计算方式来对信号进行加工的理论与技术，其英文简称为DSP。

二、数字无线电与软件无线电的关联性

无线通信的发明与发展，对人类文明和信息技术的进步起到了重大的作用。通信系统通常被分为两大类，模拟和数字。其中，信息的传递和描述是通过模拟形式来实现的。所以模拟通信技术便应运而生，广泛被应用到了电视、广播等领域里。而由于数字信号在理论上存在着一定优势，所以信息数字化成为了一种趋势，数字通信技术迅速兴起，为多媒体通信的实现，提供了有力的保障。其实，数字通信技术已经具备了数字无线电的特征，数字无线电技术由于自身包括多项技术，其更多的旨在为数字信号处理、基带信号处理、调制与解调等进行服务。从另一种程度意义上来讲，是数字信号处理理论上的提高推动了数字无线电技术的发展，而数字无线电技术的他、日渐成熟又为新型的软件无线电的提出和应用做了铺垫。

软件无线电早年一直应用于各国的军事建设领域，在不断研究发展后，被应用到了民间的通信领域。它的迅速发展很好的解决了目前通信系统技术标准复杂多样，难以兼容统一的难题，并且由于其本身具有可编程的特性，很好地实现了老旧设备也能经济升级的愿望。那么，从数字无线电到软件无线电，前者成为了后者发展实行的前提与基础，而后者变成了前者最终的演变趋势。数字无线电作为一种技术手段，更倾向于对无线通信系统实施描述;软件无线电则让数字无线电技术变得更抽象，是一种全新的无限通信系统，可称为数字无线电的升级版。

三、数字信号处理技术与软件无线电结构的特点

数字信号处理技术由于具备很强的稳定性，并对环境中的温度、噪音有着很强的适应性，所以得到了广泛的发展和应用。其实质上就是通过对数据的变换和提取，进而转换，变为能让机器与人识别的形式。鉴于其可以利用软件来对参数实行修改处理，不难看出它有着很强的灵活性。

软件无线电的结构有着开放性与可编程性的特点，非常有益于硬件设备的升级、扩展。这种种优势必将使无线电通信系统更具备可靠性、灵活性、兼容性。软件无线电的结构特点，还能减少无线电设备维护费用，节约成本。

四、软件无线电数字信号处理技术

1.对数字信号的高速处理

利用软件无线电技术来对基带、调制解调和数字上下变频等问题进行处理。基于其本身结构特性，更好地把各个器件结合在一起，提高单片的可编程性，从而完成解扩和解跳的工作部分，实现更多的功能效果。此外，还可以采用多芯片同时并用的方法来避免出现单编程器件无法满足处理能力的情况。

2.A/D与D/A转换器件的应用

软件无线电本身的结构特点对于A/D和D/A转换器件的要求很高，采样速率和采样精度成为了关键因素。其中，影响采样速率的是信号带宽，在实际中一般取信号带宽的2.5倍，同时必须注意转换器件的范围值符合软件无线电的标准要求。例如：某A/D转换器件，其动态范围在100-120dB之间，输入信号频率的最大范围在1～5GHz，这种情况就符合无线电的标准。

3.DSP与FPGA技术的结合

所谓DSP，是一种数字信号处理器，被广泛应用到无线电技术当中。通过对DSP进行改制、制造出专用芯片，并做成集成电路，进而做到降低功耗、减小尺寸、提高处理数字信号技术的性能。而FDGA作为现场可编程的逻辑门阵列，拥有着DSP的所有优势，并且在性能上已超过了它。那么如果将DSP与FPGA技术相结合，必定会实现无线电与硬件的完美结合。运用FPGA对接口的处理，更好地与DSP有效连接，从而达到提高系统效率降低经济成本的目的。

五、总结

总之，在信息网络迅猛发展的今天，数字信号处理技术必将朝着性能更强、更专业化、标准化的方向发展，通过利用无线电通信技术，将会大大促进数字信号处理能力的发展，从而被广泛的应用到实际生活当中，更好地满足社会的发展和人民的需求。

参考文献

[1]李宏俊.数字信号处理技术的发展趋势分析[J].电子制作，2013，14：101.

第6篇：数字信号处理论文范文

论文摘要：信号是传递信息的媒介，信号处理涉及信息的提取。

随着集成电路的运算速度更快，集成度更高，就有可能耐复杂目益增加均一些多维数字信号处理。所它在最近才开始出现的一个新领域。尽管如此，多维信号处埋仍然对以下一些间提了解决的办法，这些问题是：计算机辅动断层成术(CAT)，即综合来自不同方向的X射线的投影，以重建人体某一部分的三维图，源声纳阵列的设计及通过人造卫星地球资源。多维数字信号处理除具有许多引人注目和浅显易行的应用之外，它还具有坚卖的数学基础.，这不仅使我们能了解它的实现情况，而且当新问题出现时，也当及时解决。

典型的信号处理任务就是把信息从一种信号传递到另一种信号上，例如，可将一张照片加以扫描、抽样，并将共存储在计算机的存储器中，在这种情况下，信息是从可变的银粒密度转换戌可见光束，再变成电的波形，最后变戍数字的序列，随后该数字序列用。磁盘上磁畴的排列来表示CAT扫描器是一个比较复杂，经过处理，最后显赤射线管(CRT)的荧光屏上或胶片上。数字处理能增加信息，但可以重新排列信息，使观察者能更方便地理解它.观察者不必观看多个不同测面的投影而可直接观察截面图。、

人们感兴趣的是信号所包含的信息，而不管信号本身是什么形式。也许可以概括地说，信号处理涉及两个基本任务一一信息的重新排列和信息的压缩。

数字信号处理涉及到用数的序列表示的信号的处理，而多维数字信号处理则涉罚用多维阵列表示的信号的处理，例如对同时从几个传感器所接收的抽样图像和抽样的时间波形的处理。由于信号是因而它可以用数字硬件处理，同时可以将信号处理的运算规定为算法。

促使人们采用数字方法的是不言而喻的。数字方法既有效灵活。我们可以用数字系统使其有自适应性并易于重新组合。可以很方便地把数字算法由一个厂商的设备上转换到另一个厂商的设备上去，或者把专用数字硬件来实现。同样，数字算法也可用来处理作为时间函数或空间信号，数字算法自然地和逻辑算符如模式分类相联系。数字信号能够长时间无差错地存储。对很多种应用而言，数字方法Ⅸ其它方法更为简单，对另外一些应用，则可能根本不存在其他方法。多维信号处理是不同于一维信号处理，想在多维序列上实现的多运算，例如抽样、滤波和交换等，用于一维序列，然而，严格芯说，我们不得不说多终信号处理与一维信弓有很大差别的。

信号处理与一维信号处理还是有很大差别的，这是由三个因素造成的;(l)二维通常比一维问题包含的数据量大得多;(2)处理多维系统在数些上不如处理一维系统那样完备；(3)多维信号处理有更多的自由度，这给系统设计音以一维情况中无法比拟的灵活性。虽然所有递归数字滤波器都是用差分方程实现的，一维情况下差分方程是全有序的，而在多维情况下差分方程仅是部分有序的，冈而就存在着灵活性，在一维情况小，离散传里旰变换CDET)可以用快速傅里叶变换CEPT)算法来计算，而在多维情况下，有多且每一个OFT又可用多种AFT算法来计算。在一维情况下，我们可以调整速率。而且也可以调整抽排列。从另一方面来说，多维多项式不能进行因式分解，而一维多项式是可以进行因式分解的。因而在多维情况下，我们不能论及孤立的极，气、孤立的零点及孤立的根。所以，多维信号处理与一维信号处理有相当大的差别。在20世纪60年代初期，用数字系统来模仿模拟系统的想法，使得一维数字信号处毫的各种方法得到了发展。这样，仿照模拟系统理论，创立了许多离散系统理论.随后，当数字系统可以很好地模仿模拟系统时，人们认识到数字系统同时也可以完成更多的功能。由丁这种认识及数字硬件工艺的有力推动，数字信号处理得到了发展，而且现今很多通用的方法，已成为数字方法所特有的，没有与其等效的模拟方法，在发展多维数字信号处理时，可观察到同一发展趋向。因为没有连续时间的(或模拟的)二维系统理论可以仿效，因而最初的二维系统是以一维系统为基础的，80年代后期，多数二维信号处理都是用可分的二维系统。可分的二维系统与用于二维数据的一维系统几乎没有差别。随后，发展了独特的多维算法，该算法相当于一维算法的逻辑推理。这是一段失败的时期，由干许多二维应用要求数据量很大，且iT缺少二淮多项式太分解理论，很多一维方法不能很好地推广到二维上来。我们现在正处于认识的萌芽时代。计算机工业以其部件的小型化和价格日趋低廉而有助于我们解决数据量问题。尽管我们总是受限于数学问题，但仍然认识到，多维系统也给了我们新的自由度。以上这些，使得该领域既富于挑战性又无穷乐趣，电子信息技术的结合之软件结台，传统产业中可用电产信息技术的地方，仍然可以在生产或很低的条件下使用人力或传统机械。电予信息技术应到限制，在不同领域和不同水平有各种原因，但烂有一个共大原因是缺乏认识。没有认识，便没有应层。

事实上，在一维和二维信号处理理论之间有实质性的差别，而在二维和更高维之间，除了计算上的复杂世方耐差异之外，似乎差别较小。

参考文献

[1] 吴云韬，廖桂生，田孝华. 一种波达方向、频率联合估计快速算法[J]电波科学学报， 2003，(04) .

[2] 吕铁军，王河，肖先赐. 利用改进遗传算法的DOA估计[J]电波科学学报， 2000，(04)

[3] 刘全，雍玲，魏急波. 二维虚拟ESPRIT算法的改进[J]国防科技大学学报， 2002，(03) .

[4] 吕泽均，肖先赐. 一种冲击噪声环境中的二维DOA估计新方法[J]电子与信息学报， 2004，(03) .

[5] 金梁，殷勤业，李盈. 时频子空间拟合波达方向估计[J]电子学报， 2001，(01) .

[6] 金梁，殷勤业. 时空DOA矩阵方法的分析与推广[J]电子学报， 2001，(03) .

第7篇：数字信号处理论文范文

【关键词】测控技术与仪器；数字信号处理；教学内容与方法

【Abstract】The view of comprehension and application of digital signal processing techniques vary with different major. Some discussion is apposed in the paper about the consummation and innovation of digital signal processing teaching contents and methods under the characteristic and demand of the major of measurement & control techniques and instruments.

【Keywords】measurement & control techniques and instruments， digital signal processing， teaching contents and methods

数字化和信息化的迅速发展，使得数字信号处理技术与应用在日常生活中的地位越来越突出，新的算法（或改进算法）层出不穷，新的器件频繁更替。对于仪器科学与技术学科下的测控技术与仪器专业，“数字信号处理”是一门重要的专业基础课程，该课程不仅理论性强，工程应用背景也十分明确。作为一门涉及面广的学科专业基础课程，如何与学科的应用需求接轨、与学生的知识体系融合，改革教学内容与授课方法，全面提高教学质量与效果，与时俱进、科学发展，创建有专业特色的示范性课程是课程组面临的问题。

论文以学校课程体系建设的目标与要求为出发点，结合国防科学技术大学测控技术与仪器本科专业的特点和建设需求，在“数字信号处理”课程教学内容的完善、教学方法的革新等方面进行了探讨，提出了一些观点和看法。

1 学科与专业对数字信号处理的专门需求

仪器是信息获取、处理与应用的工具，而仪器学科与技术则是研究以获取信息为目的的信息转换、处理、传输、存贮、显示与应用等技术与装置的应用科学，其核心内容可以用四个关键词概括，即：计量、测量、仪器和传感器[1]。没有测量就没有科学，仪器科学与技术的领先程度决定了科研和生产的先进程度和竞争能力[2]。从这个角度来看，测控技术与仪器专业更加强调数字信号处理的物理意义，也就是信号对象的物理属性，包括：时间属性、频率熟悉、误差范围、测量精度等。

目前该校仪器科学与技术学科逐渐形成了以现代传感技术及系统、空间仪器工程、无线电测量理论及应用为主要方向，以信息获取与处理为主要内涵的省重点特色学科，本科专业为测控技术与仪器，要求学生掌握信号采集、分析与处理等方面的基础理论与技术，在测控、测量及测试等方面具有良好的理论素养和技术基础。开设了“电工与电路基础”、“信号系统与控制”、“数字信号处理”、“现代测试系统”等一系列专业课程。主要课程见表1。

表1：测控技术与仪器主要专业课程情况

从表中可见“数字信号处理”首当其冲成为一门重要的专业基础课，并且为测控技术与仪器专业服务，有着明显的信号采集、测量、微弱信号检测、仪器系统设计等方面的应用需求。在本专业知识体系中，“数字信号处理”紧密连接传感器的信号调理，与信息转换、处理甚至是传输和存储等有密切的关系，其内涵更加偏向于真实信号物理量的采样与处理，目标更加注重于数字信号的物理意义和应用方向。课程内容包括：采样过程及误差分析、离散时间信号与系统、离散变换及其快速算法、数字滤波器设计、数字信号处理系统的实现、多采样率信号处理等。课程将通过讲授、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法，并能使用软硬件工具进行相应的数字信号处理工作。

2 依据学科专业特点改革教学内容与方法

根据课程体系建设的需求，在教学内容与方法方面尝试提出了如下建设目标：

2.1 结合学科专业特点，吸收国外先进教学理念，与国际著名院校课程内容设置充分融合，以经典“数字信号处理”课程体系为基础，以现代测量系统中备受关注的信号处理方法和技术为导向，紧扣真实信号物理量采样与处理的学科背景，结合国外相关专业知名教材，在专业课程体系内将教学的内容、课程间的关系与教学实践紧密配合一起，积极梳理课程体系之间的关联，根据学科和理论技术的发展，科学地完善教学内容。

2.2 开拓国际化视野，充分采用启发式、交互式、研讨式的教学方法和课堂、网络和实践相结合的教学手段；尝试通过引进国外教学名师开展课外专题讲座，提高学生的兴趣、拓展学生的专业思路，提升授课效果；用仪器科学与技术大专业的通识教育理念，建立典型案例素材库，完善学生的专业知识体系及应用能力；结合科研条件，采用软件仿真和硬件验证相结合实践教学系统，实践环节的比重达到30%以上；网络教学突出互动性，答疑和研讨环节能够通过网络教学平成。

3 开拓思路积极探索改革举措

测控技术与仪器专业学生有着明显的工程技术培养需求，“数字信号处理”课程是专业理论和实践相结合的桥梁，必须结合学科特点，与国际化教学内容融合，与电工技术、信号系统与控制等课程密切配合、融合[3，4]，充分体现测控技术、仪器、传感器对信号处理的更高要求和需求、拓展数字信号处理的广度和深度，在无线电测量、精密仪器信号处理和微弱信号处理等方面突出授课重点，为学科专业打下坚实基础。举措如下：

3.1 结合学科专业特点，与国际著名院校类似专业课程内容设置充分融合，将教学的内容、课程间的关系与教学实践紧密配合一起，充分提升授课效果，结合学科需求，将“数字信号处理”教学内容与国际接轨，并能根据学科和理论技术的发展而动态适应。

优秀教材与普通教材的区别，并不在于内容及其先进性，也不仅仅在于语言，主要在于教学的理念和方法[5]，对于本专业的“数字信号处理”课程更是如此。因此必须融合国外教材和国内教材的特点，合理安排教学内容的讲授方式、时机与深度，引入概念方法时，注重启发性、直观性，可使学生先知其然，而后再知其所以然。在叙述方式上，同一内容由浅入深，在不同章节，从不同层次加以阐述，力图体现各部分间有机联系；同时注意结合自上而下和自下而上的方式，注重启发、实用的同时，多帮助同学拎出主线和脉络[6]，如表2所示。必要时做一些知识补充，以使学生不仅掌握一些具体的原理、实用的方法，还建立起比较系统的认识，以供进一步深造之需。

表2：数字信号处理课程内容分类

3.2 结合“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”课程内容，与之优化整合，使“数字信号处理”课程内容与专业课程体系融会贯通。用仪器科学的通识教育理念，优化“数字信号处理”课程的授课内容、提升授课效果，完善学生的专业知识体系及应用能力。

“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”和“数字信号处理”三门课程构成了专业体系中重要的“电路、系统、信号分析与处理”基础课程体系。“电工与电路技术基础”课程主要学习电路基本理论与分析方法相关的经典理论；“信号系统与控制”课程主要学习确定性信号的时频域分析方法，线性时不变系统的描述方法与特性，以及线性时不变系统的变换域分析方法；“电工与电路技术基础”和“信号系统与控制”是“数字信号处理”的理论基础，“数字信号处理”是“电工与电路技术基础”和“信号系统与控制”在离散域中的深入扩展与应用。

然而，传统情况下“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”和“数字信号处理”课程各自施教，在一定程度上存在授课内容重复、衔接不合理、综合不够等诸多问题，这些问题随着教学计划的修改和课时的减少显得更加突出。如，在 “电工与电路技术基础”课程中，已涵盖了许多“信号与系统”课程中连续信号与系统分析的相关内容，而“数字信号处理”课程中也存在“信号与系统”课程中大量离散信号与系统分析内容的重复[3]。各门课程自身内容体系的最优不一定是整个教学计划的最优，因此，有必要结合“电工与电路技术基础”、“信号系统与控制”课程内容，与之优化整合，使“数字信号处理”课程内容与专业课程体系融会贯通，如此才能更好地完善学生的专业知识体系及应用能力。

3.3 仪器科学与技术是一个应用性较强的学科，“数字信号处理”是应用性很强的课程，因此该课程的教学应该是理论、实践和科学研究的三元一体。

理论教学主要是通过课堂教学环节完成的。在教学过程中，应强调基本概念的建立和基本内容的深刻理解，淡化公式的推导和解题技巧，强化所学知识的综合应用能力与创新能力的培养。加大教学内容和课程体系改革，建设形式上理论教学与实践教学独立设课，内容上互相交叉和融合，分层次按需设置的完整的理论和实践教学体系[7]，通过实践教学和简单的科学研究思路，增强学生对基础理论的认识，强化学生理解能力，深刻了解“数字信号处理”与专业相关课程的联系。

配合课程教学预先安排了4 个教学实验，要求学生用Matlab进行原理仿真，通过之后并在采样信号处理综合实验系统上进行调试和运行，从而锻炼学生对理论知识的掌握与应用能力，以及简单的科研能力。如表3所示。

表3：数字信号处理课程的教学实验内容

3.4 将授课效果作为第一评判标准，采用启发式、交互式教学方法、通过多媒体、网络、专题讨论课等方法，提高学生对课程的掌握程度；在支撑学科发展的大视野下，根据课程在学科课程体系中的地位和作用，改革传统教学手段，理论联系实际，培养学生的创新思维和创新能力，加强梳理与其他课程或竞赛之间的相互关联，全面提高学生专业应用素质。

下面以文献[6]中的实例为例，说明教学方法和教学手段的效果。在讲授序列的傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）时，学生很难理解这两种形式傅里叶变换的区别。实际上，DTFT和DFT都是从频谱分析的角度来分析一个序列。对于DTFT，只要该序列满足绝对可和的条件，则它的傅里叶变换一定存在且连续，由于其一个域是连续的，因而不适合在计算机上运算。而DFT是专门针对序列“有限长”的特点而提出的，其频谱也是离散的，因而适于在计算机上运算，同时也可以通过快速傅里叶变换（FFT）实现。为了让学生不产生混淆，在教学过程中，可以利用MATLAB进行现场仿真，让学生通过仿真结果直观掌握二者的关系和区别。实验中，采用矩形序列x（n）=R5（n），N=32。其中图a是序列的波形图及其DTFT变换的连续谱，周期为2π，图中显示的为主值区间（[0，2π]）频谱。图b是通过16点和32点FFT来实现的序列DFT变换，其中图线的包络即为信号的DTFT连续谱，从中明显可以看出，DFT实际上是对主值区间上的DTFT连续谱在频域进行抽样，抽样点数即变换的点数。通过这样的现场仿真分析，学生很容易掌握和理解DTFT和DFT的关系和区别。

图1：一种启发式多媒体教学手段实例[6]

3.5 教师回归“师者”的本位——传道、授业、解惑，加强疏导，发挥学生主动性。所谓传道就是传授其中的基本规律和变化趋势，引领学生入门；授业是传授解决问题的方法和技能，发挥学生主动性；解惑就是答疑，持续发现并消除学生心中的疑惑。通过深入浅出、抓重点、理脉络的方式解答学生在课程学习过程中的疑惑，提高其提出问题、分析问题、解决问题的能力。“授人以鱼，不如授人以渔”。

4 结束语

“数字信号处理”是一个理论实践性都很强的课程，每个学科对其应用和理解都可能会有所偏重，因此在教学内容与方法探索上应该认真分析本专业课程建设需求与现状，不断研究解决教学内容与方法建设中存在的问题，全面归纳、总结经验，在充分研讨的基础上对教学内容与方法进行详细地规划，才持续地推进“数字信号处理”课程建设水平和授课效果，优化学生知识体系结构，满足学科专业对本课程的需求。参考文献

[1] 潘仲明，仪器科学与技术概论[M]，北京：高等教育出版社，2010：1

[2] 殷纯永，仪器科学与技术发展建议[J]，中国机械工程，2000，11（3）：264～266

[3] 李俊生，张立臣，蒋小燕，“电路分析”、“信号与系统”和“数字信号处理”课程的优化整合[J]，常州工学院学报，2009，22（6）：89～92

[4] 谢守清，胡毅，“信号与系统”和“数字信号处理”的优化教学[J]，电气电子教学学报，2009，31（6）：18～21

[5] 王国富，尚小梅，数字信号处理课程建设与实践[J]，桂林航天工业高等专科学校学报，2008，13（3）：84～85

第8篇：数字信号处理论文范文

【关键词】数字信号处理 Matlab仿真 教学改革

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）36-0012-01

《数字信号处理》是一门建立在数学基础上的学科，该课程的特点是理论性强、起点高、难度大。同时，该课程又是一门实用性强、涉及知识面广的课程[1]。由于该课程的概念比较抽象，许多理论是基于繁琐的数学理论和推导，容易使学生感到乏味，纯粹把这门课当成是数学课来学习[2]，教学效果不好。

一、数字信号处理教学改革思路

针对《数字信号处理》课程特点，将Matlab仿真应用于该课程的理论教学[3]，结合仿真结果给学生讲解概念、算法，从而加深学生对知识的理解。该教学改革实施从以下几个方面着手：①教材选取，笔者选用的是丛玉良主编的《数字信号处理原理及其Matlab实现》，教材中很多例题都给出了Matlab代码，可供学生参考；②课堂讲解，每讲完一个重要理论后都用Matlab将该理论进行仿真，将结果以数据或图形的方式呈现在学生面前，帮助学生理解理论知识，激发学习兴趣；③实验教学，要求学生编制和调试Matlab程序，独立完成一些难易适中的综合性或设计性实验题，促进对理论知识的理解。

二、基于Matlab的教学实践

鉴于课程特点及教学现状，引入Matlab作为教学辅助工具，在讲解数字信号处理理论推导的基础上，穿插讲解用Matlab制作的示例和仿真，收到了很好的效果。下面以两个经典例子加以说明。

1.DFT与FFT运算量比较

根据理论分析，直接计算N点DFT，需要N2次复数乘法、 N（N-1）次复数加法，而时间抽选奇偶分解的FFT算法，需要 次复数乘法，次复数加法[4]。因此，N值越大，FFT算法越优越，比较DFT和FFT的运算时间代码如下。

N=4096； M=80；

x=[1：M， zeros（1，N-M）]；

t=cputime； y1=fft（x，N）； Time_fft=cputime-t；

t1=cputime； y2=dft（x，N）； Time_dft=cputime-t1；

程序\行结果Time_fft =0.0468，Time_dft =22.5889。可知，计算4096点DFT，利用FFT算法只需0.0468s，直接计算需要22.5889s，即FFT算法比DFT快了482倍，从这个比较结果学生可以体会到FFT算法的重大意义。

2.分析FFT取不同长度时序列频谱的变化

设x（n）是长度为6的矩形序列，分别取其8、32、64点FFT，观察x（n）的频谱变化。

x=ones（1，6）；

N=8；y1=fft（x，N）；

n=0：N-1；subplot（3，1，1）；stem（n，abs（y1），'.k'）；axis（[0，9，0，6]）；

N=32；y2=fft（x，N）；

n=0：N-1；subplot（3，1，2）；stem（n，abs（y2），'.k'）；axis（[0，40，0，6]）；

N=64；y3=fft（x，N）；

n=0：N-1；subplot（3，1，3）；stem（n，abs（y3），'.k'）；axis（[0，80，0，6]）；

运行程序，得到x（n）的频谱如图1所示：

图中第一幅图为N=8时的频谱，由于N值较小，只能看到8个离散的点，不能反映x（n）频谱变化规律；第二幅图为N=32时的频谱，频谱分辨率较N=8时有明显提高，可以粗略看出频谱变化规律；第三幅图为N=64时的频谱，随着N的增大，待分析信号的有效信息也增多，频率分辨率进一步提高，N值越大就越接近序列真正的频谱，因此，验证了“增加信号有效信息长度可以提高频谱分辨率”这一理论。

三、结束语

Matlab语言具有简单易学、上手快等优点， 可以方便地将其引入《数字信号处理》课程教学， 对算法及处理结果作现场仿真，丰富了教学内容，且对于促进学生的感性认识、巩固数字信号处理的理论等方面起到了积极作用。实践证明：该项教学改革实施以后，课堂教学效果有了较大的提高，学生普遍反映学习不再枯燥，很多学生课后都会花时间去琢磨Matlab仿真结果、消化已学知识，学生考试成绩也有了较大提高。

参考文献：

[1]余颖，肖静，刘树博.数字信号处理课程教学改革的探索和实践[J].东华理工大学学 报（社会科学版），2011，30（3）：294-296.

[2]吴瑛，张莉，陈迎春.“数字信号处理”教学改革的几点体会[J].电气电子教学学报，2010，32（6）：14-16.

第9篇：数字信号处理论文范文

关键词：MATLAB；数字信号处理；窗函数；FIR数字滤波器

当今人类正进入信息时代，而数字化是信息时展的方向。因此，数字信号处理是21世纪对科学和工程发展具有深远意义的一门技术，他的应用领域非常宽广，如通信、语音、图像、自动控制、石油工程等。MATLAB在信号处理方面有着明显的优势，它使用方便、编程简单、绘图简便，已经成为数字信号处理应用中分析和仿真设计的主要工具。

一、基于MATLAB的数字信号处理

应用MATLAB可对数字信号处理的理论和算法进行设计仿真，同时可对音频数字信号进行读取，播放，滤波等操作。滤波器的设计是数字信号处理中很重要的内容，下面以窗函数法设计有限冲激响应（FIR）数字滤波器为例，说明MATLAB在数字信号处理中的应用。

二、FIR滤波器的设计

1.窗函数设计FIR数字滤波器的基本原理

窗函数法是设计FIR数字滤波器的最简单的方法。用窗函数法设计FIR数字滤波器的基本原理就是根据给定的滤波器的技术指标，选择滤波器的窗长N和窗函数w（n），使其具有最窄的主瓣和最小的方瓣。其核心是由给定的频率特性通过加窗确定有限长单位脉冲响应h（n）。考虑到数字滤波器的频率响应是以2π为周期的周期函数，若指标所要求的频响为Hd（ejω），则与它相应的序列hd（n），根据DTFT变换对的关系有：

2.几种典型窗函数以及选窗原则

目前几种主要窗函数为：矩形窗、三角形窗、汉宁窗、汉明窗、布拉克曼窗。窗函数的选择原则是：（1）具有较低的旁瓣幅度， 尤其是第一旁瓣的幅度；（2）旁瓣的幅度下降的速率要快， 有利于增加阻带衰减；（3）主瓣的宽度要窄， 这样可以得到较窄的速度带。

三、实例

试用布拉克曼窗设计FIR数字滤波器对给定的音频信号（“西海情歌”）进行滤波。根据音频选择合适的指标，其中要求阶数N=33，截止频率wc=π/4。并显示滤波后的音频图。

运行结果：

通过观察可以发现：理想低通滤波器经布拉克曼窗截后，在通带内相对来说比较平滑，没有肩峰值，但其过渡带比较宽。阻带最小衰减为-74db，布拉克曼窗的滤波效果比较好，达到了想要的滤波效果。

四、结语

采用窗函数法设计FIR数字滤波器具有设计简单，方便，实用等优点，因而受到广泛运用。 在设计数字滤波器时， 善于应用MATLAB进行辅助设计， 能够大大提高设计效率。从例子我们可以看出，MATLAB提供强大的运算功能，而且能够以丰富的图形系统形象地展示出来。MATLAB的数字信号处理工具箱与工程实际相结合，将大大提高研究进度并开创更广阔的研究空间。

参考文献：

[1]彭红平杨福宝.基于 Matlab 的 FIR 数字滤波器设计.武汉理工大学学报2005，27（5）：275- 278.

[2]奥本海姆 A V，谢弗 R W.离散时间信号处理[M].刘树棠，译.西安：西安交通大学出版社，2001.

[3]程佩青 数字信号处理教程（第三版） 清华大学出版社2007.