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毕业设计（论文）

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信号、系统与信号处理课程设计指导书(2013)

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信号、系统与信号处理课程设计指导书(2013)

摘要：信号、系统与信号处理课程设计是电子工程、通信工程等相关专业的重要实践环节，旨在帮助学生深入理解信号与系统理论，提高信号处理能力。本文针对该课程设计，从设计目标、设计内容、设计方法、实验步骤等方面进行了详细指导。首先，明确了课程设计的目标和要求，然后介绍了信号、系统与信号处理的基本概念和原理，接着对设计方法进行了详细的阐述，包括时域分析、频域分析、滤波器设计等。最后，给出了实验步骤和注意事项，为学生在实际操作中提供了有益的参考。本文的研究成果对于提高信号、系统与信号处理课程设计的教学质量具有重要意义。

随着信息技术的飞速发展，信号与系统理论在通信、电子、生物医学等领域得到了广泛应用。信号、系统与信号处理课程是电子工程、通信工程等相关专业的重要基础课程。通过本课程的学习，学生可以掌握信号与系统基本理论，具备信号处理的基本能力。然而，理论知识的学习往往难以满足实际工程需求，因此，课程设计成为了巩固理论知识、提高实践能力的重要环节。本文以信号、系统与信号处理课程设计为研究对象，旨在为教师和学生提供有益的指导。

一、课程设计概述

1.1设计目标

1.设计目标首先在于使学生深入理解信号与系统理论的基本概念，包括信号的分类、表示方法以及系统特性等。通过课程设计，学生将掌握信号在时域和频域的转换方法，能够进行信号的时域分析和频域分析。以通信系统为例，学生需要了解如何通过傅里叶变换将信号从时域转换为频域，进而分析信号的频谱特性，这对于提高通信系统的性能至关重要。具体来说，设计目标要求学生能够处理至少10个不同类型的信号，并对其时域和频域特性进行分析，从而加深对信号理论的理解。

2.其次，课程设计旨在提升学生的信号处理能力，包括信号的采样、量化、滤波、压缩等处理技术。以音频信号处理为例，学生需要设计一个音频信号滤波器，去除噪声干扰，提高音频质量。在这个过程中，学生将学习到滤波器的设计原理，并能够根据实际需求选择合适的滤波器类型。设计目标要求学生能够独立完成至少5个信号处理项目，包括信号采样率转换、信号滤波、信号压缩等，每个项目需达到至少90%的信号质量要求。

3.此外，课程设计还注重培养学生的实际操作能力和创新思维。学生需要运用所学知识，设计并实现一个信号处理系统，例如设计一个简单的通信系统，包括信号发射、传输和接收等环节。在这个过程中，学生将学习到电路设计、编程实现等技能，并能够将理论知识与实际应用相结合。设计目标要求学生能够在规定的时间内完成系统设计，并提交详细的系统设计方案和实验报告，其中至少包含3个创新点，以体现学生的创新能力和实践水平。

1.2设计内容

1.设计内容涵盖了对基本信号与系统理论的实践应用。学生将进行信号的基本操作，包括信号的生成、采样、量化等。以数字音频处理为例，学生将使用至少20个不同的音频样本，进行采样频率从44.1kHz降低到22.05kHz的转换，以验证奈奎斯特采样定理的实际应用。在系统分析部分，学生需要通过实验分析一个典型的通信系统（如无线局域网）的频谱利用率，通过实验测量和理论计算相结合的方式，得出系统在实际运行中的性能指标，如误码率（BER）需低于1%，数据传输速率应达到至少100Mbps。

2.设计中还包括滤波器设计与实现。学生将学习并实现不同类型的滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器。以实现一个6阶FIR低通滤波器为例，学生需要设计滤波器系数，通过MATLAB或C++编程实现滤波器的算法，并对不同输入信号进行滤波，评估滤波器的性能。设计目标要求滤波器的截止频率至少为5kHz，过渡带宽小于1kHz，阻带衰减需达到40dB。在实际应用案例中，这一滤波器可以应用于音频信号的噪声消除，如手机通话背景噪音的抑制。

3.设计内容还包括信号处理算法的编程实现与性能优化。学生将运用信号处理算法进行图像压缩、视频编码等任务。以JPEG图像压缩为例，学生需实现JPEG算法的核心部分，如DCT（离散余弦变换）和量化。设计要求实现至少10张不同分辨率和内容的图像的压缩，并优化压缩算法以实现实时处理，压缩后的图像质量PSNR（峰值信噪比）需不低于25dB。在实际案例中，这种算法的应用可以优化网络传输中的图像传输效率，减少带宽消耗。此外，学生还需要编写代码来分析算法的性能，如处理速度、内存占用等。

1.3设计要求

1.设计要求中明确指出，所有课程设计项目必须基于实际工程问题进行设计，以确保理论与实践相结合。例如，在通信系统设计项目中，学生需模