信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)大綱

1、信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：210390課程名稱：信號(hào)與系統(tǒng)英文名稱：Signals and Systems課程類別： 專業(yè)必修課學(xué) 時(shí)： 70學(xué)分：3.5適用對(duì)象:電子通信、自動(dòng)控制專業(yè)考核方式：考試與平時(shí)成績(jī)相結(jié)合（考試占70%，平時(shí)成績(jī)占30%）先修課程：電路理論，工程數(shù)學(xué)二、課程簡(jiǎn)介通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生牢固掌握信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念和理論；牢固掌握確定性信號(hào)經(jīng)過LTI系統(tǒng)傳輸與處理的基本分析方法，包括連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)的時(shí)域分析、連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析、連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析和離散系統(tǒng)的z域分析等；了解上述各種分析方法相互間的聯(lián)系及其具體應(yīng)用；初步具備應(yīng)用信號(hào)與系統(tǒng)的

2、觀點(diǎn)和方法處理實(shí)際問題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程和今后參加工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)；沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)的求解；卷積的性質(zhì)及其計(jì)算技巧；零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)、沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)的求解；卷積和的性質(zhì)及其計(jì)算技巧；常用函數(shù)的Z變換、Z變換的基本性質(zhì)以及Z反變換的計(jì)算方法等。Studying of this course requests a student fully understand the basic concept and theories of the signal and system and basic analysis method of the certai

3、n signals pass LTI system , including time domain analysis of continuous system and discrete system and the spectrum domain analysis of continuous system and the z domain analysis of discrete system etc. Understand above-mentioned various analysis method and they are concretely applied to solve prac

4、tical problem. Fourier transform and analysis, Laplace transform and inverse Laplace transform, convolution theorem, Z transform and inverse Z transform,Discrete time signal and discrete time system analysis, zero-state response, zero-input response, linear time-invariant system, unit impulse respos

5、e； Convolution，convolution theorem, sampling theorem,Parseval theorem etc.三、課程性質(zhì)與教學(xué)目的信號(hào)與系統(tǒng)是通信與電子信息類專業(yè)續(xù)電路分析課程后的又一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是國(guó)內(nèi)各院校相應(yīng)專業(yè)的主干課程。它主要討論確定信號(hào)的特性，研究線性非時(shí)變系統(tǒng)的基本理論和基本分析方法。本課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得信號(hào)與系統(tǒng)分析方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為深入學(xué)習(xí)通信、電子信息類專業(yè)有關(guān)課程及為以后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。本課程是電子信息類和通信專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課。其任務(wù)是以系統(tǒng)的觀點(diǎn)

6、研究信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型，通過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析手段建立和求解描述系統(tǒng)的方程并對(duì)所得的結(jié)果給以物理解釋，賦予物理意義。本課程要求學(xué)生掌握信號(hào)的概念及系統(tǒng)的基本要求，包括信號(hào)的時(shí)域模式和頻譜理論:電路系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及幾種分析方法，特別注意到各種分析方法之間的相互關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)對(duì)所討論的方法的具體應(yīng)用; 掌握離散信號(hào)和離散系統(tǒng)的概念。通過本課程的完整理論體系的學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)生對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣和熱情，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生建立正確的思維萬法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)、提高分析問題和解決問題的能力等方面都有重要作用，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及進(jìn)一步的研究工作提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 緒論（一） 目的與要求1

7、 信號(hào)的基本運(yùn)算與信號(hào)分解2 掌握線性系統(tǒng)的方框圖表示。 3 本章重點(diǎn)：典型信號(hào)特征及系統(tǒng)性質(zhì)、信號(hào)的運(yùn)算與分解 （二） 教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 1 主要內(nèi)容信號(hào)與系統(tǒng)、信號(hào)的描述、分類和典型示例；信號(hào)的運(yùn)算；階躍信號(hào)與沖擊信號(hào)；信號(hào)的分類2 基本概念和知識(shí)點(diǎn)信號(hào)的函數(shù)表示與圖形表示、指數(shù)信號(hào)、正弦信號(hào)、復(fù)數(shù)信號(hào)、鐘形信號(hào)性質(zhì)及信號(hào)曲線。信號(hào)的移位、反褶與尺度變換、信號(hào)的微分與積分；兩信號(hào)的相加或相乘運(yùn)算，奇異信號(hào)：?jiǎn)挝恍弊冃盘?hào)、單位階躍信號(hào)、單位沖激信號(hào)、沖激偶信號(hào)的重要性質(zhì)。 第二節(jié)1 主要內(nèi)容信號(hào)的分解；系統(tǒng)模型及其分類；線性時(shí)不變系統(tǒng)；系統(tǒng)分析方法2  基本概念和知識(shí)點(diǎn)信號(hào)的基本運(yùn)

8、算與信號(hào)分解；直流分量與交流分量；偶分量與奇分量；脈沖分量；實(shí)部分量與虛部分量；正弦函數(shù)分量，連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)、離散事件系統(tǒng)；線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)；時(shí)變系統(tǒng)與非時(shí)變系統(tǒng)，線性時(shí)不變系統(tǒng)：疊加性與均勻性；時(shí)不變性；微分特性；因果性。3 問題與應(yīng)用（能力要求）掌握線性系統(tǒng)的方框圖表示；信號(hào)的基本運(yùn)算（三） 課后練習(xí)課后習(xí)題：1-3，1-6，1-11，1-19，1-21（四） 教學(xué)方法與手段講授與分組討論、課堂討論相結(jié)合第二章 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析（一）目的與要求1掌握微分方程的建立與求解。2掌握沖擊響應(yīng)的建立與意義。3掌握卷積積分及其性質(zhì)。4系統(tǒng)性質(zhì)的數(shù)學(xué)描述。 （二）教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 1.主要內(nèi)容

9、 微分方程的建立與求解；零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)；沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng) 2.基本概念與知識(shí)點(diǎn)零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)；奇次解，特征根，特征方程，特解。沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)；瞬態(tài)響應(yīng)；穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 3問題與應(yīng)用掌握初始條件的確立方法；零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)。 第二節(jié) 1主要內(nèi)容 卷積；卷積的運(yùn)算，卷積的性質(zhì)：卷積代數(shù)；卷積的微分與積分；與沖激函數(shù)或階躍函數(shù)的卷積。 2基本概念與知識(shí)點(diǎn)卷積；卷積的性質(zhì),用算子符號(hào)表示微分方程，算子符號(hào)的基本規(guī)則，用算子符號(hào)建立微分方程 3問題與應(yīng)用會(huì)求解卷積的運(yùn)算（三）課后練習(xí)課后習(xí)題：2-3，2-6，2-11，2-19，2-21（四） 教學(xué)方法與手段講授與分組討論、課堂討論

10、相結(jié)合第三章 傅立葉變換 （一）目的與要求 1周期信號(hào)傅立葉級(jí)數(shù)分析2周期信號(hào)的響應(yīng)問題。3 傅立葉變換4傅立葉變換的性質(zhì)與應(yīng)用。5系統(tǒng)的頻域特性及響應(yīng)問題。6系統(tǒng)的無失真?zhèn)鬏敽屠硐霝V波。 （二）教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 1主要內(nèi)容 周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)分析；典型周期信號(hào)傅立葉級(jí)數(shù)；周期信號(hào)的頻譜及其特點(diǎn)；作周期信號(hào)的頻域描述傅立葉變換。2 基本概念與知識(shí)點(diǎn) 周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)；周期信號(hào)的頻譜及其特點(diǎn)；傅立葉變換；三角函數(shù)形式的傅立葉級(jí)數(shù)；指數(shù)形式的傅立葉級(jí)數(shù)；函數(shù)的對(duì)稱性與傅立葉級(jí)數(shù)的關(guān)系；傅立葉有限級(jí)數(shù)與最小方均誤差；周期矩形脈沖信號(hào)、周期鋸齒脈沖信號(hào)、周期三角脈沖信號(hào)、周期半波余弦信

11、號(hào)、周期全波余弦信號(hào)的的傅立葉級(jí)數(shù)；頻譜密度函數(shù)；單邊指數(shù)信號(hào)、雙邊指數(shù)信號(hào)、鐘形脈沖信號(hào)、符號(hào)信號(hào)、升余弦信號(hào)的傅立葉變換。3 問題與應(yīng)用周期信號(hào)的三角函數(shù)的分解及指數(shù)函數(shù)分解；周期信號(hào)傅立葉變換 第二節(jié) 1主要內(nèi)容 沖激函數(shù)和階躍函數(shù)的傅立葉變換；傅立葉變換的基本性質(zhì)；卷積定理2 基本概念與知識(shí)點(diǎn)沖激函數(shù)的傅立葉變換及逆變換；沖激偶得傅立葉變換；階躍函數(shù)的傅立葉變換；傅立葉變換的對(duì)稱性、疊加性、奇偶虛實(shí)性、尺度變換特性、時(shí)移特性、頻移特性微分特性、積分特性；時(shí)域卷積定理、頻域卷積定理；調(diào)制與解調(diào)；周期信號(hào)的傅立葉變換：正弦、余弦信號(hào)的傅立葉變換、一般周期信號(hào)的傅立葉變換。 3問題與應(yīng)用 傅

12、立葉變換的性質(zhì)與應(yīng)用；系統(tǒng)的頻域特性及響應(yīng)問題。第三節(jié) 1主要內(nèi)容抽樣信號(hào)的傅立葉變換；抽樣定理2基本概念與知識(shí)點(diǎn)抽樣信號(hào)的傅立葉變換形式；時(shí)域抽樣；矩形脈沖抽樣；沖激抽樣；頻域抽樣；抽樣定理：時(shí)域抽樣定理；頻域抽樣定理；理想低通濾波器；奈奎斯特頻率；奈奎斯特間隔；混疊失真。3問題與應(yīng)用抽樣定理的應(yīng)用 （三）課后練習(xí) 3-3；3-6；3-8；3-12；3-16 （四）教學(xué)方法與手段 講授與提問、課堂討論相結(jié)合第四章 拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析 （一）目的與要求1拉氏變換的引出。2拉氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用。3系統(tǒng)S域特征。4系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布與系統(tǒng)的關(guān)系。5利用幾何求值法描述系統(tǒng)的頻域特性。

13、6系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。重點(diǎn)：系統(tǒng)S域特征、利用幾何求值法描述系統(tǒng)的頻域特性。 （二）教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 1主要內(nèi)容拉普拉斯變換的定義、收斂域；拉普拉斯變換的基本性質(zhì) 2基本概念與知識(shí)點(diǎn) 從傅立葉變換到拉普拉斯變換；拉普拉斯變換的定義、收斂域；一些常用函數(shù)的拉普拉斯變換:階躍函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、沖激函數(shù)的拉式變換；拉普拉斯變換的基本性質(zhì)：線性性質(zhì)、原函數(shù)微分性質(zhì)、原函數(shù)積分性質(zhì)、時(shí)域平移、S域平移、尺度變換性質(zhì)、初值、終值、卷積性質(zhì)。3問題與應(yīng)用 拉氏變換的引出； 拉氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用。 第二節(jié) 1主要內(nèi)容 拉普拉斯逆變換；用拉普拉斯變換分析電路、S域元件模型；系統(tǒng)函數(shù)；系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)分布決

14、定時(shí)域特性 2基本概念與知識(shí)點(diǎn) 拉普拉斯逆變換求解：部分分式分解和留數(shù)定理求解逆變換；系統(tǒng)函數(shù)；H(s)零、極點(diǎn)分布與h(t)波形特征的對(duì)應(yīng)；H(s)、E(s)極點(diǎn)分布與自由響應(yīng)、強(qiáng)迫響應(yīng)特征的對(duì)應(yīng)；系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)的分布決定頻響特性。 3問題與應(yīng)用 拉普拉斯逆變換求解方法；系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)分布決定時(shí)域特性 第三節(jié) 1主要內(nèi)容 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性；雙邊拉斯變換；拉普拉斯變換與傅立葉變換的關(guān)系 2基本概念與知識(shí)點(diǎn) 系統(tǒng)穩(wěn)定的判定方法；因果系統(tǒng)的判定；由系統(tǒng)函數(shù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性；雙邊拉斯變換；雙邊拉斯變換的收斂域；拉普拉斯變換與傅立葉變換的關(guān)系。 3問題與應(yīng)用 雙邊拉普拉斯變換的求解（三）課后練習(xí)

15、課后習(xí)題：4-3，4-6，4-11，4-19，4-21（四）教學(xué)方法與手段講授與分組討論、課堂討論相結(jié)合第五章 信號(hào)的矢量空間分析 （一）目的與要求 1掌握信號(hào)的正交分解 2掌握能量譜與功率譜 3掌握自相關(guān)函數(shù)、能量譜和功率譜分析 （二）教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 1主要內(nèi)容 信號(hào)矢量空間的基本概念；信號(hào)的正交函數(shù)分解；完備正交函數(shù)集、帕塞瓦爾定理 2基本概念與知識(shí)點(diǎn) 信號(hào)矢量空間的基本概念；線性空間；N維空間；范數(shù)、賦范空間；一階范數(shù)；二階范數(shù)；無窮范數(shù)；內(nèi)積、內(nèi)積空間；內(nèi)積性質(zhì)；柯西施瓦茨不等式；二維空間的正交矢量；正交函數(shù)；正交函數(shù)集；復(fù)變函數(shù)的正交特性；完備正交函數(shù)集；三角函數(shù)集；復(fù)指數(shù)函數(shù)集；

16、勒讓德多項(xiàng)式；拉德馬赫函數(shù)集；信號(hào)的正交函數(shù)分解；帕塞瓦爾定理。 3問題與應(yīng)用 信號(hào)的正交函數(shù)分解；帕塞瓦爾定理 第二節(jié) 1主要內(nèi)容 沃爾什函數(shù)；相關(guān)；能量譜和功率譜分析； 2基本概念與知識(shí)點(diǎn) 沃爾什函數(shù)的定義；沃爾什的性質(zhì)：相乘關(guān)系；對(duì)稱桂系；倒轉(zhuǎn)關(guān)系；完備正交性；沃爾什級(jí)數(shù)及其應(yīng)用：波形分析、波形綜合；相關(guān)；能量信號(hào)與功率信號(hào)；相關(guān)函數(shù)與相關(guān)系數(shù)；自自相關(guān)函數(shù)與互相關(guān)函數(shù)；相關(guān)與卷積的比較；相關(guān)定理；能量譜；功率譜；自相關(guān)函數(shù)、能量譜和功率譜分析；匹配濾波器。 3問題與應(yīng)用 相關(guān)、能量譜和功率譜之間關(guān)系 第三節(jié) 1主要內(nèi)容 碼分復(fù)用、碼分多址通信 2基本概念與知識(shí)點(diǎn) 碼分復(fù)用原理、正交復(fù)用

17、碼分多址通信原理 3. 問題與應(yīng)用 碼分復(fù)用技術(shù)的構(gòu)成原理，實(shí)現(xiàn)碼分復(fù)用的理論依據(jù)（三）課后練習(xí)課后習(xí)題：5-3，5-8，5-11，5-12（四）教學(xué)方法與手段講授與分組討論、課堂討論相結(jié)合第六章 離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析（一）目的與要求 1.掌握卷積和及其主要性質(zhì) 2. 線性離散系統(tǒng)的描述及響應(yīng) 3. 單位序列和單位響應(yīng)4. 卷積和（二） 教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 1主要內(nèi)容 離散時(shí)間信號(hào)；離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；常系數(shù)線性差分方程的求解 2基本概念與知識(shí)點(diǎn) 線性離散系統(tǒng)的描述及響應(yīng)；典型的離散時(shí)間信號(hào)的表示：?jiǎn)挝粯又敌盘?hào)、單位階躍序列、矩形序列、斜變序列、指數(shù)序列、正弦序列、復(fù)指數(shù)序列。離散時(shí)間系統(tǒng)

18、的數(shù)學(xué)模型；時(shí)不變系統(tǒng)特性；離散時(shí)間系統(tǒng)的基本單元符號(hào)；系統(tǒng)方框圖；線性差分方程；常系數(shù)線性差分方程的求解方法：迭代法、時(shí)域經(jīng)典法、分別求零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)、變換域方法。 3問題與應(yīng)用 線性離散系統(tǒng)的描述方法了；解離散系統(tǒng)的差分方程的建立和經(jīng)典解法，掌握單位序列和單位序列響應(yīng)的概念和單位序列響應(yīng)的求解， 第二節(jié) 1主要內(nèi)容 離散時(shí)間系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)；卷積的定義（卷積和）；解反卷積 2. 主要概念與知識(shí)點(diǎn) 離散時(shí)間系統(tǒng)的因果性判定；離散時(shí)間系統(tǒng)的穩(wěn)定性的判定；卷積（卷積和）；卷積的求解；解反卷積。 3問題與應(yīng)用 卷積的求解（反卷積）掌握卷積和的概念，會(huì)用卷積和求解單位序列響應(yīng)。（三）課后練

19、習(xí)課后習(xí)題：6-3，6-6，6-11，6-15，5-18（四）教學(xué)方法與手段講授與分組討論、課堂討論相結(jié)合第七章 Z變換、離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析 （一）目的與要求 1掌握Z變換的概念和性質(zhì)2掌握Z變換的性質(zhì)3掌握Z逆變換的求解4掌握Z域分析方法、單邊、雙邊Z變換離散系統(tǒng)的Z域分析應(yīng)用Z變換來分析離散信號(hào)經(jīng)過LTI離散系統(tǒng)的響應(yīng)。 Z變換是在變換域里研究離散時(shí)間信號(hào)和離散系統(tǒng)的重要工具。應(yīng)用Z變換分析離散信號(hào)經(jīng)過LTI離散系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)與頻率特性。（二）教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié)1 主要內(nèi)容Z變換的定義；典型序列的Z變換；Z變換的收斂域；逆Z變換 2. 主要概念與知識(shí)點(diǎn) 典型序列的Z變換：?jiǎn)挝粯又岛瘮?shù)、單位

20、階躍序列、斜變序列、指數(shù)序列、正弦與余弦序列的Z變換；Z變換收斂域：有限長(zhǎng)序列收斂域、右邊序列收斂域、左邊序列收斂域、雙邊序列收斂域；級(jí)數(shù)收斂判斷：比值判定法、根值判定法；逆Z變換；逆Z變換的求解方法：圍線積分法、冪級(jí)數(shù)展開法、部分分式展開法；離散系統(tǒng)Z域分析。 3. 問題與應(yīng)用 掌握Z逆變換的求解，掌握Z域分析方法。第二節(jié) 1主要內(nèi)容 Z變換的基本性質(zhì)；Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系；利用Z變換解差分方程 2. 基本概念與知識(shí)點(diǎn)Z變換的性質(zhì)：線性性質(zhì)、位移性質(zhì)、序列線性加權(quán)、序列指數(shù)加權(quán)、初值定理、終值定理、時(shí)域卷積定理、Z域卷積定理；Z平面與S平面的映射關(guān)系；Z變換與拉普拉斯變換表達(dá)式之對(duì)應(yīng)關(guān)系；Z變換解差分方程 3. 問題與應(yīng)用 利用Z變換解差分方程、以及Z變換在LTI離散系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)、頻率特性及穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用等。 第三節(jié) 1. 主要內(nèi)容 離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；序列的傅立葉變換；離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性 2. 基本概念與知識(shí)點(diǎn)