《信號與系統(tǒng)》 教案

職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師教案年第一學(xué)期課程《信號與系統(tǒng)》任課教師講課班級總課時72《信號與系統(tǒng)》課程授課計劃表序號周次星期節(jié)次講課章節(jié)章節(jié)名稱或課題備注1616-7第1章第一講信號與系統(tǒng)的概念2631-2第二講線性系統(tǒng)的性質(zhì)36410-11第三講本章小結(jié)與習(xí)題課補充作業(yè)4716-7第四講熟悉MATLAB的使用5731-2仿真軟件的應(yīng)用練習(xí)67410-11第2章第五講系統(tǒng)的微分方程及其響應(yīng)7816-7第六講應(yīng)用MATLAB求極限8831-2第七講階躍信號與階躍響應(yīng)98410-11第八講沖激信號與沖激響應(yīng)10916-7第九講持續(xù)信號的MATLAB表達11931-2第十講卷積及其應(yīng)用129410-11第十一講系統(tǒng)的特性函數(shù)及其應(yīng)用131016-7第十二講本章小結(jié)與習(xí)題課補充作業(yè)141031-2電路階躍響應(yīng)與沖擊響應(yīng)仿真實訓(xùn)1510410-11第3章第十三講周期信號161116-7第十四講周期信號的頻譜171131-2第十五講非周期信號的頻譜分析1811410-11第十六講沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)191216-7第十七講傅氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用201231-2第十八講本章小結(jié)與習(xí)題課2112410-11第十九講卷積的計算補充作業(yè)221316-7電路的頻率仿真實訓(xùn)231331-2第4章第二十講采樣信號與采樣定理2413410-11第二十一講周期信號的頻域分析251416-7習(xí)題課一261431-2習(xí)題課二2714410-11信號合成與分解仿真實訓(xùn)281516-7第5章第二十二講拉普拉斯變換291531-2第二十三講拉氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用3015410-11第二十四講非周期信號的頻域分析311716-7第二十五講采樣321731-2第二十六講LTI系統(tǒng)的s域分析3317410-11電路系統(tǒng)的仿真分析341816-7習(xí)題課補充作業(yè)351831-2總復(fù)習(xí)13618410-11總復(fù)習(xí)2制定人教研室主任系部職業(yè)技術(shù)學(xué)院《信號與系統(tǒng)》教案序號1周次6講課形式講授講課章節(jié)名稱第一講信號與系統(tǒng)的概念教學(xué)目的理解本學(xué)科的背景（通過互聯(lián)網(wǎng)查最新有關(guān)信息）；理解信號與系統(tǒng)的概念。教學(xué)重點信號的分類教學(xué)難點確定性信號的數(shù)學(xué)體現(xiàn)式問題使用教具互聯(lián)網(wǎng)課外作業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)查最新學(xué)科信息；復(fù)習(xí)本講內(nèi)容。課后體會一門新的學(xué)科，入門輕易，但要想深入掌握，需要花時間，花精力。本講內(nèi)容重要波及某些基本概念，理解較輕易。課前引言：本學(xué)科的教學(xué)規(guī)定及學(xué)習(xí)本課程需要注意的地方。學(xué)習(xí)的措施是什么？一句格言說得好：為學(xué)者，善其端，積跬步而持以恒，悟意方停。第一講信號與系統(tǒng)的概念學(xué)科背景電子工程、信號與系統(tǒng)理論及應(yīng)用的發(fā)展歷史已經(jīng)有200數(shù)年了。奧斯特（丹麥）—18發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。法拉第（英國）—1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。麥克斯韋（蘇格蘭）—1864提出了電磁波理論。赫茲（德國）—證明了電磁波的存在。人類還發(fā)明了電報、電話、計算機、廣播、電視、無線設(shè)備等等。這一切的發(fā)展過程中，需要諸多理論支持。其中就有信號與系統(tǒng)學(xué)科理論。在信號與系統(tǒng)學(xué)科理論發(fā)展的過程中，1948年創(chuàng)立了三在科學(xué)思想和理論起到了非常關(guān)鍵的作用：系統(tǒng)論、信息論和控制論。我們在學(xué)習(xí)這門學(xué)科的過程中，最重要的不是研究它們深層次的理論，而是重在理解，對于一門新學(xué)科來講，并且對于電子專業(yè)的工科學(xué)生來講，這是很的必要的?！A段作業(yè)：運用課后時間到網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)的最新學(xué)科信息，并通過E-mail傳過我，作為一次平時作業(yè)。搜索網(wǎng)站：關(guān)鍵詞：信號、系統(tǒng)。信號的概念信號——是物質(zhì)運動的體現(xiàn)形式。如機械振動產(chǎn)生力信號，心臟運動產(chǎn)生心電信號。消息——是通過某種方式傳遞的聲音、文字、圖像、符號等。如電話中傳送的聲音是消息，電報中傳遞的電文是消息等。信息——是指具有新內(nèi)容、新知識的消息，是排除消息中那些不確定的東西，也是消息中有用的部分。如在互聯(lián)網(wǎng)上就某個知識點可以找出諸多文字、圖像是消息，但其中只有一部分有用，這些是信息。信號的分類持續(xù)信號——在所有持續(xù)時間值上均有定義。離散信號——僅在某些離散時間點上才有定義。系統(tǒng)的概念多種變化著的信號歷來不是孤立存在的，信號總是在系統(tǒng)中產(chǎn)生又在系統(tǒng)中不停傳遞。系統(tǒng)——是由若干互相聯(lián)絡(luò)、互相作用的單元構(gòu)成的具有一定功能的有機整體。如電視系統(tǒng)的構(gòu)成部件（單元）是微音器、攝像機、發(fā)射機、天線、接受機、揚聲器、顯像管等。系統(tǒng)的分類根據(jù)系統(tǒng)處理的信號形式的不一樣，系統(tǒng)可分為三大類：持續(xù)時間系統(tǒng)（簡稱持續(xù)系統(tǒng)）、離散時間系統(tǒng)（簡稱離散系統(tǒng)）和混合系統(tǒng)。持續(xù)系統(tǒng)——系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的輸入、輸出信號均為持續(xù)信號。離散系統(tǒng)——系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的輸入、輸出信號均為離散信號?；旌舷到y(tǒng)——系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)有的是持續(xù)系統(tǒng)，有的是離散系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，各個系統(tǒng)之間可以串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)和反饋連接。總之，不管系統(tǒng)的連接形式與功能怎樣，信號總是與系統(tǒng)相伴存在，信號經(jīng)由系統(tǒng)才能傳播。小結(jié)：本節(jié)課重要簡介了學(xué)科背景和信號與系統(tǒng)的概念，這是本學(xué)科的入門知識。此外，我個人認為很有必要借助互聯(lián)網(wǎng)理解學(xué)科最新有關(guān)信息，并用好本書附帶多媒體光盤?！靖郊硬牧喜糠帧啃盘柵c系統(tǒng)課程簡介/jingpinke/xhyxt/index2.htm信號與系統(tǒng)課程是通信與信息系統(tǒng)、交通信息與控制工程、信號與信息處理等學(xué)科專業(yè)本科生必選的技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程重要討論確定性信號的時域和頻域分析，線性時不變系統(tǒng)的描述與特性，以及信號通過線性時不變系統(tǒng)的時域分析與變換域分析。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生牢固掌握信號與系統(tǒng)的時域、變換域分析的基本原理和基本措施，理解傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換的數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念，掌握運用信號與系統(tǒng)的基本理論與措施分析和處理實際問題的基本措施，為深入學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下堅實的基礎(chǔ)。信號與系統(tǒng)課程考核措施平時作業(yè)10%課堂教學(xué)參與及互動20%基于MATLAB仿真的試驗與作業(yè)10%期末考試60%北方交通大學(xué)有關(guān)學(xué)習(xí)網(wǎng)址：/zskj/5012/sANDs/DEFAULT.HTM/zskj/南京郵電大學(xué)有關(guān)學(xué)習(xí)網(wǎng)址：/shenyuanlong/index.htm揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號2周次6講課形式講授講課章節(jié)名稱第二講線性系統(tǒng)的性質(zhì)教學(xué)目的學(xué)會判斷線性系統(tǒng)和時不變系統(tǒng)；理解線性系統(tǒng)的特性。教學(xué)重點判斷線性系統(tǒng)和時不變系統(tǒng)教學(xué)難點判斷線性系統(tǒng)和時不變系統(tǒng)使用教具無課外作業(yè)P291-81-9課后體會高專學(xué)生基礎(chǔ)相對很好，接受能力較強，但學(xué)習(xí)態(tài)度需要深入端正。課前引言：為了適應(yīng)實際工程的需要，系統(tǒng)的構(gòu)成形式是多種多樣的，但按其工作性質(zhì)來說，可以分為線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)；時變系統(tǒng)與時不變系統(tǒng)；因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng)等。第二講線性系統(tǒng)的性質(zhì)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線性包括可加性和齊次性兩個概念?？杉有浴偃巛斎霑r系統(tǒng)響應(yīng)為，輸入時系統(tǒng)的響應(yīng)為，則輸入為時系統(tǒng)的響應(yīng)為。齊次性——若系統(tǒng)對輸入的響應(yīng)為，當(dāng)輸入增至倍即時，其響應(yīng)也增至倍即。同步滿足可加性和齊次性的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。若若，則對于任意常數(shù)和，有不滿足上述關(guān)系的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。二、時不變系統(tǒng)與時變系統(tǒng)假如在系統(tǒng)中，元件參數(shù)是不隨時間變化的，則稱其為時不為系統(tǒng)，否則稱為時變系統(tǒng)。時不變系統(tǒng)——系統(tǒng)響應(yīng)的變化規(guī)律不因輸入信號接入時間不一樣而變化。若若則若系統(tǒng)既是線性的又是時不變的，則稱為線性時不變系統(tǒng)，簡記為LTI。對持續(xù)線性時不變系統(tǒng)，其描述議程為線性常系數(shù)微分方程。三、線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)一種系統(tǒng)與否為線性系統(tǒng)，還可以直接描述方程判斷。若系統(tǒng)是以線性代數(shù)方程或線性微（積）分方程描述的，則該系統(tǒng)就是線性的。例如，以方程描述的系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。定量來看，在t=0是y(t)=0的條件下，若輸入時，用高等數(shù)學(xué)的知識可以解得響應(yīng)為當(dāng)輸入時，解得響應(yīng)當(dāng)輸入時，可解得響應(yīng)顯然，該系統(tǒng)既滿足齊次性又滿足可加性，該系統(tǒng)是線性系統(tǒng)，不滿足上述關(guān)系的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。四、線性系統(tǒng)的三個重要特性微分特性假如線性系統(tǒng)的輸入引起的響應(yīng)為，則當(dāng)輸入為的導(dǎo)數(shù)時，其響應(yīng)變?yōu)榈膶?dǎo)數(shù)。積分特性詳見教材P27。頻率保持特性詳見教材P27。五、信號與系統(tǒng)分析的措施信號和系統(tǒng)分析的內(nèi)容十分廣泛，分析措施也有多種，目前最常用最基本的兩種措施是時域法和頻域法?！倦A段作業(yè)：P291-81-9小結(jié)本節(jié)課重要講述了線性系統(tǒng)和時不變系統(tǒng)的判斷措施。尤其是線性系統(tǒng)是實際工程應(yīng)用中最常見的一種，因此，需要認真學(xué)習(xí)，學(xué)會判斷線性系統(tǒng)。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號3周次6講課形式講授講課章節(jié)名稱第三講本章小結(jié)與習(xí)題課教學(xué)目的進行本章小結(jié)，提出難點與重點；處理習(xí)題中的問題。教學(xué)重點習(xí)題中的問題教學(xué)難點部分習(xí)題使用教具無課外作業(yè)P28～29課后體會通過習(xí)題講解，處理本章所波及問題，加深對信號與系統(tǒng)概念的理解，并能精確判斷系統(tǒng)的性質(zhì)。課前引言：1．

掌握信號與系統(tǒng)的基本概念。2．

掌握信號的描述措施，分類措施和基本特性。3．

掌握信號的基本運算措施。4．

掌握和理解階躍信號和沖激信號。5．

掌握系統(tǒng)的表達措施，系統(tǒng)的特性和分類。6．

初步理解線性時不變系統(tǒng)的分析措施。第三講本章小結(jié)與習(xí)題課信號是傳遞信息或消息的載體,其所攜帶的所有信息寄寓在信號的變化過程之中。一般，對信號的描述可以采用數(shù)學(xué)函數(shù)式或以圖形表達。在數(shù)學(xué)上，信號可以表達為單個自變量或多種自變量的函數(shù)。具有單個自變量的信號稱為一維信號；具有多種自變量的信號稱為多維信號。信號的自變量可以是時間、空間位置或其他物理量。例如，平常生活中的語音信號是聲壓隨時間變化的一維信號；黑白圖片是亮度隨空間位置變化的二維信號；而氣象觀測中的氣壓、溫度和風(fēng)速則是隨高度而變化的一維信號等。為以便起見，本書以時間作為信號的自變量，且只討論一維信號。信號的圖形也稱為信號的波形。雖然用波形描述信號難以精確地給出信號的每一種函數(shù)值，不過，這種措施可以簡樸而直觀地體現(xiàn)出信號的變化趨勢，在許多應(yīng)用中還常?？梢院喕瘑栴}的求解。讀者將會看到，本書中許多問題的求解都可以通過度析信號波形而得到簡化。當(dāng)以波形描述一種信號時，應(yīng)注意在波形圖上標(biāo)出該信號的關(guān)鍵值，關(guān)鍵值包括有信號的不持續(xù)點、零點、最大值點和最小值點等。本章將在簡介幾種經(jīng)典的基本信號后來詳細地討論信號的運算。這些基本的信號之因此經(jīng)典，不僅在于它們是某些常見的信號，并且，運用信號的運算可以將這些信號組合成其他許多信號。本章的重點是單位沖激信號和信號卷積運算，它們是貫穿全書的基本內(nèi)容。本章小結(jié)信號是隨時間變化的某種物理量，是傳送各和消息的工具。常見的信號形式是持續(xù)信號和離散信號。系統(tǒng)是由若干單元按一定規(guī)則互相聯(lián)接并完畢確定功能的有機整體。系統(tǒng)可分為持續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)三大類。同步滿足可加性和齊次性的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)是系統(tǒng)的一類重要理想模型。時不變性是由系統(tǒng)中各元件參量不隨時間變化決定的。線性時不變系統(tǒng)具有微分特性、積分特性和頻率保持特性。系統(tǒng)的線性和時不變性是本書研究系統(tǒng)分析的基本根據(jù)。二、習(xí)題解析1-1參照答案：持續(xù)信號：acd離散信號：b周期信號：d非周期信號：abc有始信號：abc1-2參照答案：（略）1-5參照答案：（略）1-6參照答案：abc為線性時不變系統(tǒng)；d線性時變系統(tǒng)；e非線性時不變系統(tǒng)。1-7參照答案：（略）小結(jié)本節(jié)課重要對本章內(nèi)容進行了總結(jié)，并通過習(xí)題解析使學(xué)生對本章重要內(nèi)容深入深入理解，課后需要深入復(fù)習(xí)。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號4周次7講課形式講授講課章節(jié)名稱第四講MATLAB概述教學(xué)目的理解MATLAB軟件的背景及在有關(guān)行業(yè)中的作用理解MATLAB軟件的基本操作教學(xué)重點MATLAB軟件的基本操作教學(xué)難點MATLAB軟件的基本操作使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件的基本操作課后體會本課程需要結(jié)合多媒體教學(xué)以及上機試驗，單獨課堂講授很難完畢，學(xué)生接受也比較困難，提議有條件時運用多媒體進行講課。講課重要內(nèi)容課前引言：在前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了信號與系統(tǒng)的基本概念，理解了信號處理的基本知識，但實際在做信號與系統(tǒng)處理時，我們應(yīng)當(dāng)怎樣去做？使用什么工具呢？這就是我們這學(xué)期要學(xué)習(xí)的一種信號與系統(tǒng)處理的重要工具—MATLAB。第四講MATLAB概述一、MATLAB的概況MATLAB是矩陣試驗室（MatrixLaboratory）之意。除具有卓越的數(shù)值計算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計算、文字處理、可視化建模仿真和實時控制等功能。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令體現(xiàn)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB來解算問題要比用C、FORTRAN等語言完相似的事情簡捷得多。時至今日，通過MathWorks企業(yè)的不停完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺的功能強大的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了數(shù)年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理記錄、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學(xué)工具，成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學(xué)研究和處理多種詳細問題。在國內(nèi)，尤其是工程界，MATLAB一定會盛行起來?？梢哉f，無論你從事工程方面的哪個學(xué)科，都能在MATLAB里找到合適的功能。二、MATLAB的語言特點語言簡潔緊湊，使用以便靈活，庫函數(shù)極其豐富；運算符豐富；MATLAB既具有構(gòu)造化的控制語句（如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦?；程序限制不?yán)格，程序設(shè)計自由度大。例如，在MATLAB里，顧客無需對矩陣進行預(yù)定義就可以使用；程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在多種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行；MATLAB的圖形功能強大；MATLAB的缺陷是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文獻，程序為解釋執(zhí)行，因此速度較慢；功能強大的工具箱是MATLAB的另一特色，MATLAB包括兩個部分：關(guān)鍵部分和多種可選的工具箱。關(guān)鍵部分中有數(shù)百個關(guān)鍵內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱重要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱用于多種學(xué)科。而學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如controltoolbox、signalprocessingtoolbox、communicationtoolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，因此顧客無需編寫自己學(xué)科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序，而直接進行高、精、尖的研究；源程序的開放性。開放性也許是MATLAB最受人們歡迎的特點。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有MATLAB的關(guān)鍵文獻和工具箱文獻都是可讀可改的源文獻，顧客可通過對源文獻的修改以及加入自己的文獻構(gòu)成新的工具箱。小結(jié)本節(jié)課重要對MATLAB軟件作一種簡要簡介，讓學(xué)生對它有個初步認識。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號5周次7講課形式試驗講課章節(jié)名稱熟悉MATLAB的使用教學(xué)目的學(xué)習(xí)MATLAB一元函數(shù)繪圖命令等常用操作命令；通過練習(xí)熟悉MATLAB的基本操作。教學(xué)重點學(xué)習(xí)MATLAB命令教學(xué)難點MATLAB一元函數(shù)繪圖命令使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件；試驗匯報。課后體會學(xué)生通過上機試驗對MATLAB基本操作有所理解，并能掌握簡樸的一元函數(shù)的圖形的繪制。但仍存在某些問題，例如對基本數(shù)學(xué)函數(shù)圖形不熟悉。講課重要內(nèi)容第六講熟悉MATLAB的使用（試驗一）試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)MATLAB一元函數(shù)繪圖命令.深入理解函數(shù)概念.試驗內(nèi)容學(xué)習(xí)使用MATLAB命令.MATLAB繪圖命令比較多，我們選編某些常用命令，并簡樸闡明其作用，這些命令的調(diào)用格式，可參閱例題及使用協(xié)助help查找.畫出的圖像.畫出在之間的圖像.X1=0:0.1:pi/2;Y1=sec(x1);X2=pi/2+0.1:0.1:pi;Y2=sec(x2);Plot(x1,y1,’r-‘,x2,y2,’r-‘,[-1,5],[1,1],[-1,5],[-1,-1],[pi/2,pi/2],[-15,15])axis([0,3.5,-15,15])grid在同一坐標(biāo)系中畫出，，，，的圖像.畫出的圖像，并根據(jù)圖像特點指出函數(shù)的奇偶性.畫出及其反函數(shù)的圖像.畫出及其反函數(shù)的圖像.例1設(shè)計一段程序，畫出一種周期的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的圖像。程序設(shè)計：>>clear%清除所有變量>>x=(0:0.01:2*pi);%設(shè)置變量x的范圍>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,x,y2)%繪制函數(shù)y1和y2的圖像程序也可寫成如下方式：>>clear%清除所有變量>>x=(0:0.01:2*pi);%設(shè)置變量x的范圍>>plot(x,sin(x),x,cos(x))%繪制函數(shù)圖像運行成果如圖所示。正弦和余弦的圖像小結(jié)本試驗重要讓學(xué)生掌握MATLAB一元函數(shù)圖像的繪制。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號6周次7講課形式講授講課章節(jié)名稱第五講系統(tǒng)的微分方程及其響應(yīng)教學(xué)目的熟悉描述系統(tǒng)輸入—輸出特性的措施；掌握零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)。教學(xué)重點ZIR與ZSR教學(xué)難點系統(tǒng)微分方程使用教具無課外作業(yè)P552-32-4課后體會需要對數(shù)學(xué)知識及電子電工知識有一定程度地掌握。課前引言：信號與系統(tǒng)分析的基本任務(wù)是在給定系統(tǒng)和輸入的條件下，求解系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。持續(xù)信號與系統(tǒng)的時域分析是指信號與系統(tǒng)的整個分析過程都在持續(xù)時間域進行，即所波及的函數(shù)自變量均為持續(xù)時間t的一種分析措施。自20世紀(jì)60年代以來，伴隨狀態(tài)變量概念的引入，現(xiàn)代系統(tǒng)理論確實立以及計算技術(shù)的不停進步，時域分析法正在許多領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用。本章首先簡介幾種常用的持續(xù)時間基本信號。然后圍繞持續(xù)信號與系統(tǒng)的時域分析問題，分別討論信號的卷積積分運算，持續(xù)信號的時域分解以及LTI持續(xù)系統(tǒng)響應(yīng)的計算。系統(tǒng)的輸入輸出方程采用算子形式表達，使時域分析從系統(tǒng)描述到分析過程都與背面幾章討論的變換域分析相一致，從而形成統(tǒng)一規(guī)范的信號與系統(tǒng)的分析措施。第七講系統(tǒng)的微分方程及其響應(yīng)系統(tǒng)的微分方程描述系統(tǒng)輸入—輸出特性的是微分方程。線性時不變系統(tǒng)（LTI）是最常見的一類系統(tǒng)描述此類系統(tǒng)的輸入—輸出特性的是一常系數(shù)線性微分方程。一般的n階LTI持續(xù)系統(tǒng)，其微分方程的形式可寫為式中為系統(tǒng)的響應(yīng)變量（電流或電壓等），為系統(tǒng)的鼓勵信號（電壓源或電流源等）。這種n階常系數(shù)線性微分程是系統(tǒng)時域分析的基礎(chǔ)。零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)的響應(yīng)可以分為兩部分，一部分是零狀態(tài)響應(yīng)，另一部分是零輸入響應(yīng)。設(shè)一階微分方程為為求解此方程，兩邊乘以et此式的左端是對ety(t)微分的成果，故有對此式兩端從0-到t進行積分而得于是零輸入響應(yīng)（ZIR）：從觀測的初始時刻（例如t=0）起不再施加輸入信號（即零輸入），僅由該時刻系統(tǒng)自身具有的初始狀態(tài)引起的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)（或稱儲能響應(yīng)）。所謂初始狀態(tài)，是反應(yīng)一種系統(tǒng)在初始觀測時刻的能量狀態(tài)。零狀態(tài)響應(yīng)（ZSR）初始狀態(tài)為零的條件下，系統(tǒng)由外加輸入（鼓勵）信號引起的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)（或稱受激響應(yīng)）。ZIR與ZSR的起因系統(tǒng)響應(yīng)的不一樣分類是出于不一樣的分類概念。把響應(yīng)分為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)，是按響應(yīng)的不一樣起因分類的，即零輸入響應(yīng)是初始狀態(tài)引起，而零狀態(tài)響應(yīng)是由外加鼓勵引起。小結(jié)本節(jié)課重要簡介了描述系統(tǒng)的措施以及系統(tǒng)響應(yīng)的兩種形式。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號7周次8講課形式試驗講課章節(jié)名稱應(yīng)用MATLAB求極限教學(xué)目的１．理解極限概念；２．掌握用MATLAB軟件求函數(shù)極限的措施。教學(xué)重點MATLAB軟件求函數(shù)極限教學(xué)難點MATLAB軟件求函數(shù)極限使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件；試驗匯報課后體會完畢狀況很好，學(xué)生規(guī)定多上機試驗。講課重要內(nèi)容第八講應(yīng)用MATLAB求極限（試驗二）試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)MATLAB求極限命令；通過實例練習(xí)用MATLAB求極限。試驗內(nèi)容學(xué)習(xí)使用MATLAB命令。例2.1.觀測數(shù)列當(dāng)時的變化趨勢。解:輸入命令:n=1:100；xn=n./(n+1)得到該數(shù)列的前100項，從這前100項看出，隨的增大，與1非?？拷嫵龅膱D形.stem(n，xn)或fori=1:100;plot(n(i),xn(i),’r’)holdonend其中for…end語句是循環(huán)語句,循環(huán)體內(nèi)的語句被執(zhí)行100次,n(i)表達n的第i個分量.由圖可看出，隨的增大，點列與直線無限靠近，因此可得結(jié)論:=１.對函數(shù)的極限概念，也可用上述措施理解.計算下列函數(shù)的極限.(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)例2解方程.解:輸入命令:symsabcx；f=a*x^2+b*x+c；solve(f)得成果:ans=[1/2/a*(-b+(b^2-4*a*c)^(1/2))][1/2/a*(-b-(b^2-4*a*c)^(1/2))]解方程解方程(、為實數(shù))小結(jié)本試驗重要讓學(xué)生掌握MATLAB求函數(shù)極限。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號8周次8講課形式講授講課章節(jié)名稱階躍信號與階躍響應(yīng)教學(xué)目的掌握單位階躍信號的概念；會求一階系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)；會求階躍響應(yīng)。教學(xué)重點一階系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)教學(xué)難點一階系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)使用教具無課外作業(yè)P552-62-7課后體會部分學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)微弱，尤其是微積分知識，需要課后合適溫習(xí)。講課重要內(nèi)容第九講階躍信號與階躍響應(yīng)單位階躍函數(shù)單位階躍函數(shù)的定義單位階躍函數(shù)用表達，其定義為該函數(shù)在t=0處發(fā)生躍變，數(shù)值1為階躍的幅度，若階躍幅度為A，則可記為A。單位階躍函數(shù)的作用運用階躍函數(shù)可以以便地表達許多信號。尤其應(yīng)當(dāng)注意的是，引入單位階躍函數(shù)后，信號和的波形有時是不一樣的。一階系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)本書簡介了兩個非常經(jīng)典的一階系統(tǒng)，RC系統(tǒng)和RL系統(tǒng)。對于RC系統(tǒng)，其系統(tǒng)微分方程是對于RL系統(tǒng)，其系統(tǒng)微分方程是對于一般的一階系統(tǒng)微分方程，其形式為式中為系統(tǒng)的響應(yīng)變量（任意入的電流或電壓），為強迫函數(shù)，它一般是輸入信號及其導(dǎo)數(shù)的組合。一階系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)是例2-2詳見教材P28階躍響應(yīng)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)屬于零狀態(tài)響應(yīng)，它的定義如下：LTI系統(tǒng)在零狀態(tài)條件下，由單位階躍信號引起的響應(yīng)稱為單位階躍響應(yīng)，簡稱為階躍響應(yīng)，記為一般地，若一階系統(tǒng)在作用下其方程為則其階躍響應(yīng)為：※本階段作業(yè)：P552-62-7小結(jié)本節(jié)課重要講述了階躍函數(shù)的概念、一階系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)及階躍響應(yīng)。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號9周次8講課形式講授講課章節(jié)名稱沖激信號與沖激響應(yīng)教學(xué)目的理解沖激函數(shù)的概念及其物理模型和作用；會求沖激響應(yīng)；熟悉沖激函數(shù)與階躍函數(shù)之間的關(guān)系。教學(xué)重點沖激函數(shù)的作用；沖激響應(yīng)的求法。教學(xué)難點沖激函數(shù)與階躍函數(shù)之間的關(guān)系。使用教具無課外作業(yè)P552-52-62-7課后體會和學(xué)習(xí)階躍信號結(jié)合起來，很輕易用同樣的學(xué)習(xí)措施掌握本講內(nèi)容。講課重要內(nèi)容第十講沖激信號與沖激響應(yīng)一、單位沖激函數(shù)的概念沖激函數(shù)的提出有著廣泛的物理基礎(chǔ)。例如，怎樣描述釘子在一瞬間受到極大作用力的過程？打乒乓球時，怎樣描述運動員發(fā)球瞬間的作用力？怎樣描述在極短時間內(nèi)給電容以極大電流充電的情形？等等。其定義為上述定義表明，是在t=0瞬間出現(xiàn)又立即消失的信號，且幅值為無限大；在處，它一直為零，而積分為1。二、沖激函數(shù)與階躍函數(shù)之間的關(guān)系上式表明：單位沖激信號的積分為單位階躍信號；反過來，單位階躍信號的導(dǎo)數(shù)為單位沖激信號。三、沖激信號的作用沖激信號的一種重要應(yīng)用就是任意信號均可以表達為無窮多種沖激信號的線性組合。上式闡明：任意信號可以當(dāng)作無窮多種強度為的沖激信號的線性組合，這一般稱為信號的沖激分解。四、沖激響應(yīng)儲能狀態(tài)為零的系統(tǒng)，在單位沖激信號作用下產(chǎn)生的零狀態(tài)響應(yīng)，稱為沖激響應(yīng)，記為。一般地，若一階系統(tǒng)在作用下有方程其沖激響應(yīng)為：五、沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)的關(guān)系對于LTI系統(tǒng)，沖激響應(yīng)等于階躍響應(yīng)的微分，階躍響應(yīng)等沖激響應(yīng)的積分。※本階段作業(yè)：P552-52-62-7小結(jié)本節(jié)課重要講述了沖激信號與沖激響應(yīng)，以及沖激函數(shù)與階躍函數(shù)的關(guān)系及沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)的關(guān)系。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號10周次9講課形式試驗講課章節(jié)名稱持續(xù)信號的MATLAB表達教學(xué)目的熟悉MATLAB的操作；熟悉持續(xù)信號的表達。教學(xué)重點基本信號的MATLAB表達教學(xué)難點無使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件；試驗匯報課后體會通過上機練習(xí)，使學(xué)生直觀地掌握常見信號的MATLAB表達措施。講課重要內(nèi)容第十一講持續(xù)信號的MATLAB表達（試驗三）試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)MATLAB表達持續(xù)信號試驗內(nèi)容學(xué)習(xí)使用MATLAB表達持續(xù)信號。MATLAB提供了大量用以生成基本信號的函數(shù)，例如最常用的指數(shù)信號、正弦信號等就是MATLAB的內(nèi)部函數(shù)，即不需要安裝任何工具箱就可調(diào)用的函數(shù)。1．指數(shù)信號指數(shù)信號在MATLAB中可用exp函數(shù)表達，其調(diào)用形式為：。2．正弦信號正弦信號用MATLAB的內(nèi)部函數(shù)表達，對應(yīng)的正弦就用sin表達。除了內(nèi)部函數(shù)外，在信號處理工具箱中還提供了諸如抽樣函數(shù)、矩形波、三角波、周期性矩形波和周期性三角波等在信號處理中常用的信號。3．抽樣函數(shù)抽樣函數(shù)Sa(t)在MATLAB中和sinc函數(shù)表達，其定義為。4．矩形脈沖信號矩形脈沖信號在MATLAB中用rectpuls函數(shù)來表達。用以產(chǎn)生一種幅值為1、寬度為width、相對于t=0點左右對稱的矩形波信號。該函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍由向量t決定，是以t=0為中心向左右各展開width/2的范圍。Width的默認值為1。%programRectangularpulsesignalt=0:0.001:4;T=1;ft=rectpuls(t-2*T,2*T);Plot(t,ft);gridon;axis([04–0.51.5]);5.三角波脈沖信號三角波脈沖信號在MATLAB中用tripuls函數(shù)來表達，其調(diào)用形式為：用以產(chǎn)生一種最大幅度為1、寬度為width、斜度為skew的三角波信號。三角波信號的MATLAB源程序如下：%programTriangularpulsesignalt=-3:0.001:3;ft=tripulse(t,4,0.5);plot(t,ft);gridon;axis([-33–0.51.5]);6．一般周期性脈沖信號一般周期性脈沖信號在MATLAB中用pulstran函數(shù)來表達，其調(diào)用形式為：周期性矩形脈沖信號和周期性三角波信號的MATLAB源程序如下：T=0:1/1E3:1:D=0:1/3:1;Y=pulstran(T,D,’rectpuls’,0.1);Figure(1);plot(T,Y);gridon;axis([0,1,-0.1,1.1]);T=0:1/1E3:1;D=1:1/3:1;Y=pulstran(T,D,’tripuls’,0.1,-1);Figure(2);plot(T,Y);gridon;axis([0,1,-0.1,1.1]);小結(jié)本試驗重要讓學(xué)生掌握MATLAB提供的大量生成基本信號的函數(shù)，尤其是運用給出的源程序進行上機練習(xí)，首先熟悉MATLAB的操作，另首先觀測基本信號的圖像，加深對它們的認識。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號11周次9講課形式講授講課章節(jié)名稱卷積及其應(yīng)用教學(xué)目的掌握卷積的概念；掌握系統(tǒng)的卷積分析法。教學(xué)重點卷積的概念教學(xué)難點卷積的概念使用教具無課外作業(yè)P552-9.5課后體會卷積實際上就是一種積分運算，但用在信號和系統(tǒng)研究中，我們重要是去理解它的應(yīng)用，尤其是性質(zhì)的應(yīng)用，而不是把重點放在這個積分運算自身。講課重要內(nèi)容第十二講卷積及其應(yīng)用卷積的概念卷積是卷積積分的簡稱。設(shè)有定義在區(qū)間上的兩個函數(shù)和，則積分定義為和的卷積。并簡記為卷積有如下基本性質(zhì)：互換律、結(jié)合律和分派律。詳見教材P49。卷積的兩個重要性質(zhì)微分性質(zhì)：由于故有積分性質(zhì)：系統(tǒng)的卷積分析法假定系統(tǒng)（不限于一階）的輸入信號和沖激響應(yīng)已知，那么就可以簡樸地用如下卷積確定系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)，即若信號和均為零時刻時加入的有始信號，則例2-7設(shè)有LTI系統(tǒng)，其輸入信號，沖激響應(yīng)，如圖所示，試求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。h(t)2h(t)2OtOtOtOt本階段作業(yè)：P552-9.5小結(jié)本節(jié)課重要講述了卷積的概念及其在求系統(tǒng)響應(yīng)中的應(yīng)用。課后需要認真復(fù)習(xí)。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號12周次9講課形式講授講課章節(jié)名稱系統(tǒng)的特性函數(shù)及其應(yīng)用教學(xué)目的會求一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的特性函數(shù)；理解特性函數(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用。教學(xué)重點二階系統(tǒng)的特性函數(shù)求法教學(xué)難點二階系統(tǒng)的特性函數(shù)求法使用教具無課外作業(yè)補充課后體會把系統(tǒng)分析擴展到二階甚至高階系統(tǒng)，但對數(shù)學(xué)的規(guī)定越來越高。講課重要內(nèi)容第十三講系統(tǒng)的特性函數(shù)及其應(yīng)用一、系統(tǒng)特性函數(shù)的求法根據(jù)前面的分析可知，可以運用卷積來求系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)。對于一階系統(tǒng)，特性函數(shù)：則系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)為：對于二階系統(tǒng)，特性函數(shù)：則二階系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)為：其中例1設(shè)有二階系統(tǒng)的微分方程為求輸入信號的零狀態(tài)響應(yīng)。解：由系統(tǒng)對應(yīng)的特性方程得特性根；將代入原方程，有從而故零狀態(tài)響應(yīng)二、系統(tǒng)的特性函數(shù)的應(yīng)用對于給定的微分方程，只要將強迫函數(shù)中的f(t)換為即可用卷積求解系統(tǒng)的沖激響應(yīng)h(t)，也就是※本階段作業(yè)：補充作業(yè)題小結(jié)本節(jié)課重要講述了系統(tǒng)特性函數(shù)的求法，及其在系統(tǒng)中的應(yīng)用。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號13周次10講課形式講授講課章節(jié)名稱本章小結(jié)與習(xí)題課教學(xué)目的進行本章小結(jié)，提出難點與重點；處理習(xí)題中的問題。教學(xué)重點習(xí)題中的問題教學(xué)難點無使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)每節(jié)后思索題和每節(jié)例題課后體會總結(jié)本章內(nèi)容，比較有難度的是在求系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)時部分數(shù)學(xué)積分手工計算有一定難度，重要原因是學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對微弱。本章小結(jié)與習(xí)題課一、本章小結(jié)任持續(xù)時間LTI系統(tǒng)均可以由線性常微分方程來描述，按照不一樣的分類概念，系統(tǒng)響應(yīng)可分為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)、自由響應(yīng)和強迫響應(yīng)、暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。單位沖激和單位階躍是兩個重要的信號，它們之間的關(guān)系是對于LTI系統(tǒng)，沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的關(guān)系與上面關(guān)系相對應(yīng)。LTI系統(tǒng)的特性函數(shù)由系統(tǒng)的特性根決定。一階和二階系統(tǒng)的特性函數(shù)分別為零狀態(tài)響應(yīng)是本章研究的一種重點問題。對于一階和二階系統(tǒng)其ZSR為：對于LTI系統(tǒng)，當(dāng)已知輸入信號和沖激響應(yīng)時，不管系統(tǒng)的微分方程與否懂得，其ZSR為請記住如下卷積：二、習(xí)題1、設(shè)有如下函數(shù)，試分別畫出它們的波形。（1）（2）分析：該題是一畫圖題，在解這種類型的題目時，重點抓住階躍信號對其他信號的調(diào)整作用，尤其是原則階躍信號的變形，要定好階躍點。2、試求下列卷積（1）（2）分析：卷積的問題本來就是積分的問題，但實際我們在進行某些卷積計算時，常常首先想到的就是用卷積的有關(guān)性質(zhì)來進行計算，從而簡化計算程序并提高精確性。其他有關(guān)習(xí)題詳見教材P54～56揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號14周次10講課形式講授講課章節(jié)名稱電路階躍響應(yīng)與沖擊響應(yīng)仿真實訓(xùn)教學(xué)目的仿真軟件的應(yīng)用仿真軟件進行實訓(xùn)分析教學(xué)重點軟件的應(yīng)用教學(xué)難點編程使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)課后體會應(yīng)用仿真軟件使得學(xué)生可以更好地理解系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)以及階躍響應(yīng)，教學(xué)效果良好。電路階躍響應(yīng)與沖擊響應(yīng)仿真實訓(xùn)一、試驗?zāi)康?．學(xué)會用MATLAB求解持續(xù)系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)；2.學(xué)會用MATLAB求解沖激響應(yīng)及階躍響應(yīng)；3．學(xué)會用MATLAB實現(xiàn)持續(xù)信號卷積的措施；二、試驗原理1．持續(xù)時間系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的數(shù)值計算我們懂得，LTI持續(xù)系統(tǒng)可用如下所示的線性常系數(shù)微分方程來描述，在MATLAB中，控制系統(tǒng)工具箱提供了一種用于求解零初始條件微分方程數(shù)值解的函數(shù)lsim。其調(diào)用格式y(tǒng)=lsim(sys,f,t)式中，t表達計算系統(tǒng)響應(yīng)的抽樣點向量，f是系統(tǒng)輸入信號向量，sys是LTI系統(tǒng)模型，用來表達微分方程，差分方程或狀態(tài)方程。其調(diào)用格式sys=tf(b,a)式中，b和a分別是微分方程的右端和左端系數(shù)向量。例如，對于如下方程:可用獲得其LTI模型。注意，假如微分方程的左端或右端體現(xiàn)式中有缺項，則其向量a或b中的對應(yīng)元素應(yīng)為零，不能省略不寫，否則出錯。持續(xù)時間系統(tǒng)沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的求解在MATLAB中，對于持續(xù)LTI系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)，可分別用控制系統(tǒng)工具箱提供的函數(shù)impluse和step來求解。其調(diào)用格式為y=impluse(sys,t)y=step(sys,t)式中，t表達計算系統(tǒng)響應(yīng)的抽樣點向量，sys是LTI系統(tǒng)模型。已知某LTI系統(tǒng)的微分方程為y’’(t)+2y’(t)+100y(t)=10f(t)求系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的波形.解：ts=0;te=5;dt=0.01;sys=tf([10],[1,2,100]);t=ts:dt:te;h=impulse(sys,t);figure;plot(t,h);xlabel('Time(sec)');ylabel('h(t)');g=step(sys,t);figure;plot(t,g);xlabel('Time(sec)');ylabel('g(t)');本次課程小結(jié)：通過MATLAB進行仿真分析，學(xué)生掌握了電路仿真的基本思緒。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號15周次10講課形式講授講課章節(jié)名稱周期信號教學(xué)目的掌握三角函數(shù)的傅里葉級數(shù)表達法；理解周期信號指數(shù)級數(shù)概念。教學(xué)重點傅里葉級數(shù)教學(xué)難點傅里葉級數(shù)使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容課后體會周期信號，尤其是常見周期信號的體現(xiàn)式和特性首先要弄清晰，對于傅里葉級數(shù)重點要掌握其各系數(shù)的計算。周期信號周期信號的三角級數(shù)表達把非正弦周期信號分解為傅里葉級數(shù)是法國科學(xué)家傅里葉所做的重大奉獻。他曾大膽斷言：任何周期函數(shù)都可以用收斂的正弦級數(shù)表達。周期信號是定義在區(qū)間內(nèi)，每隔一定周期T按相似規(guī)律反復(fù)變化的信號?？梢员磉_為：當(dāng)周期信號滿足狄里赫利條件時，則可用傅里葉級數(shù)表達為式中，稱為的基波頻率，稱為次諧波。由高等數(shù)學(xué)知識，傅里葉級數(shù)系數(shù)為由于式中故傅里葉級數(shù)又可以寫為例3-1如圖所示的周期信號，求其傅里葉級數(shù)略，詳見教材P59周期信號的指數(shù)級數(shù)表達運用歐拉公式，可以實現(xiàn)三角函數(shù)形式到復(fù)指數(shù)形式的轉(zhuǎn)換。式中為復(fù)系數(shù)，可以證明，復(fù)系數(shù)可以通過信號確定，即周期信號的三角傅里葉級數(shù)和指數(shù)級數(shù)只是同一種信號的兩種不一樣表達形式。小結(jié)本節(jié)課重要講述了周期的傅里葉級數(shù)表達和指數(shù)級數(shù)表達。這是信號分析的一種重要構(gòu)成部分。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號16周次11講課形式講授講課章節(jié)名稱周期信號的頻譜教學(xué)目的理解周期信號頻譜的特點；理解雙邊頻譜與信號的帶寬。教學(xué)重點周期信號頻譜的特點教學(xué)難點抽樣函數(shù)使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容課后體會可以借助試驗加深對周期信號頻譜的認識。講課重要內(nèi)容周期信號的頻譜周期信號頻譜的特點由上節(jié)的討論可知，將周期信號分解為傅里葉級數(shù)，為在頻率域中認識信號特性提供了重要的手段。為了直觀地反應(yīng)周期信號中各頻率分量的分布情形，可將其各頻率分量的振幅和相位隨頻率變化的關(guān)系用圖形表達出來，這就是信號的“頻譜圖”。頻譜圖包括振幅頻譜和相位頻譜。前者表達諧波分量的振幅隨頻率變化的關(guān)系；后者表達諧波分量的相位隨頻率變化的關(guān)系。習(xí)慣上常將振幅頻譜稱為頻譜。周期信號頻譜具有如下特點：頻譜圖由頻率離散的譜線構(gòu)成，每根譜線代表一種諧波分量。這樣頻譜稱為不持續(xù)頻譜或離散頻譜，即離散性。頻譜中的譜線只能在基波頻率的整數(shù)倍頻率上出現(xiàn)，即諧波性。頻譜中各譜線的高度，一般而言隨諧波次數(shù)的增高而逐漸減小。當(dāng)諧波次數(shù)無限增高時，諧波分量的振幅趨于無窮小，即收斂性。在實際工作中，信號的振幅頻譜可以通過頻譜分析儀直接測試得到。雙邊頻譜與信號的帶寬以上是將周期信號分解為三角傅氏級數(shù)后得到的單邊頻譜圖，這是由于其譜線只出目前頻率的正半軸。如將周期信號展開成指數(shù)傅氏級數(shù)，由于存在負頻率，其頻譜圖的譜線在頻率的負半軸同步存在，故稱為雙邊頻譜。這里面關(guān)鍵要用到一種“抽樣函數(shù)”，記為。與單邊頻譜同樣，雙邊頻譜同樣明顯地體現(xiàn)了周期矩形脈沖信號頻譜的三個特點：離散性、諧波性和收斂性?！倦A段作業(yè)：P743-2.13-2.23-2.3三、畫頻譜圖時必須注意下面幾點：（1）,但當(dāng)時，;（2）三角型傅里葉級數(shù)必須統(tǒng)一用余弦函數(shù)來表達；（3）由于表達振幅，故；（4）當(dāng)是實信號時，雙邊幅度頻譜是的偶函數(shù)，雙邊相位頻譜qn是的奇函數(shù)；（5）為了使圖形清晰，采用豎線替代點的措施來表達對應(yīng)幅度或相位的數(shù)值，稱為譜線，譜線只在基波的整倍數(shù)處出現(xiàn)。一般狀況下，是有關(guān)的復(fù)函數(shù)。但當(dāng)是實偶數(shù)函數(shù)時，也為實偶函數(shù)；若的頻譜是，則的偶分量的頻譜是的實部，即；而的奇分量的頻譜是的虛部乘以j，即j。信號的頻譜圖和信號的波形圖同樣都形象地描述了信號的所有特性，前者是信號的頻域描述法，而后者是信號的時域描述法。小結(jié)本節(jié)課重要講述了周期信號的頻譜狀況，可以分為單邊頻譜和雙邊頻譜。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號17周次11講課形式講授講課章節(jié)名稱非周期信號的頻譜分析教學(xué)目的熟悉非周期信號的傅里葉變換；理解常用非周期信號的頻譜。教學(xué)重點傅里葉變換教學(xué)難點傅里葉變換使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容課后體會將周期信號的分析擴展到非周期信號領(lǐng)域，學(xué)習(xí)時一定要抓住分析的一種措施就是非周期信號的周期化。講課重要內(nèi)容非周期信號的頻譜分析傅里葉變換前已指出，當(dāng)周期信號的周期T趨于無限大時，相鄰譜線間隔趨于無窮小，從而譜線密集為持續(xù)譜。為了便于理解，可以從傅里葉級數(shù)引出傅里葉變換。對于周期信號，有如下一對關(guān)系假如對于非周期信號，可以當(dāng)作周期無限大的周期信號，這樣一來，可以得到非周期信號的傅里葉變換：和反變換：傅里葉變換是一種線性積分變換，因此它具有線性性質(zhì)，即常用非周期信號的頻譜門函數(shù)的頻譜其頻譜函數(shù)為沖激函數(shù)其頻譜函數(shù)為直流信號的頻譜其頻譜函數(shù)為指數(shù)信號的頻譜其頻譜函數(shù)為單位階躍信號的頻譜其頻譜函數(shù)為小結(jié)本節(jié)課重要簡介了非周期信號的頻譜分析，尤其是常見的非周期信號。學(xué)生需要對這些常見非周期信號有所熟悉。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號18周次11講課形式試驗講課章節(jié)名稱沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)（仿真）教學(xué)目的掌握用MATLAB軟件求沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的措施。教學(xué)重點MATLAB軟件求沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)教學(xué)難點MATLAB軟件求沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件；試驗匯報課后體會完畢狀況很好，學(xué)生規(guī)定多上機試驗，可以加深認識信號分析理論講課重要內(nèi)容沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)MATLAB求持續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)試驗內(nèi)容學(xué)習(xí)使用MATLAB求持續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)。沖激響應(yīng)h(t)和階躍響應(yīng)s(t)是信號與系統(tǒng)中比較重要特殊響應(yīng)，在學(xué)習(xí)時，除了進行理論推導(dǎo)外，我們還需要在試驗上進行計算和驗證，MATLAB求持續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)也提供了對應(yīng)的措施。小結(jié)本試驗重要讓學(xué)生掌握MATLAB求沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號19周次12講課形式講授講課章節(jié)名稱傅氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用教學(xué)目的理解傅氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用教學(xué)重點傅里葉變換的應(yīng)用教學(xué)難點無使用教具無課外作業(yè)P1053-93-11課后體會傅里葉變換的性質(zhì)在實際工程中有很重要的應(yīng)用價值，學(xué)習(xí)時也可以處理諸多復(fù)雜的傅里葉計算。講課重要內(nèi)容傅里葉變換具有許多重要性質(zhì)，這給信號分析和工程應(yīng)用提供了以便和重要根據(jù)。除了上節(jié)簡介的線性性質(zhì)外，這里再簡介傅氏變換的四個性質(zhì)及其應(yīng)用。線性性質(zhì)傅里葉變換是線性積分變換，故滿足線性性質(zhì)，即脈沖展縮與頻帶的關(guān)系在通信技術(shù)中，為了縮短通信時間，以提高通信速度，就要提高每秒內(nèi)傳送的脈沖數(shù)，為此必須壓縮信號脈沖的寬度。這樣做必然會使信號的頻帶加寬，通信設(shè)備的通頻帶也要對應(yīng)加寬，以便滿足信號傳播的質(zhì)量規(guī)定。可見，在通信技術(shù)中應(yīng)當(dāng)合理地選擇信號持續(xù)時間與占有的頻帶。信號時域波形的壓縮，對應(yīng)其頻譜圖形的擴展；時域波形的擴展對應(yīng)其頻譜圖形的壓縮，且兩域內(nèi)展縮的倍數(shù)是一致的。時移特性時移特性表明，假如信號在時域移動某個距離，則所得信號的幅度譜和原信號相似，而相位譜是原信號的相位譜再附加一種線性相移，即運用傅里葉變換的定義式可直接證明時移特性，其過程如下從時移特性我們可以看到，信號的相位譜可以反應(yīng)信號在時域中的位置信息，不一樣位置上的同一信號，它們具有不一樣的相頻特性，而幅頻特性相似。.求信號的傅里葉變換。解：由于，因此，運用時移特性可求得卷積定理及其應(yīng)用 既然時域卷積對應(yīng)于頻域相乘，那么，根據(jù)傅里葉變換的對稱性不難想到，時域相乘必然和頻域卷積相對應(yīng)，即運用傅里葉逆變換的定義式，可以證明式的對的性，其證明過程同步域卷積性質(zhì)的證明，這里從略。在一般狀況下，假如兩個相乘信號的頻譜都是復(fù)函數(shù)時，運用頻域卷積求解相乘信號的傅里葉變換并不能簡化求解過程，然而，當(dāng)兩個相乘信號中有一種信號的頻譜是函數(shù)，或者有一種信號是某個特殊的信號(如單位沖激信號序列等)，運用頻域卷積性質(zhì)就可以簡化求解過程，而頻域卷積性質(zhì)的重要應(yīng)用也正在于此。例如，前面簡介的頻移性質(zhì)以及背面第4章將要簡介的調(diào)制、解調(diào)、抽樣等都是頻域卷積性質(zhì)的重要應(yīng)用。小結(jié)本節(jié)課簡樸簡介了傅里葉變換的性質(zhì)及其應(yīng)用，只作簡要理解。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號20周次12講課形式講授講課章節(jié)名稱本章小結(jié)與習(xí)題課教學(xué)目的進行本章小結(jié)，提出難點與重點；處理習(xí)題中的問題。教學(xué)重點習(xí)題中的問題教學(xué)難點無使用教具無課外作業(yè)P105課后體會通過習(xí)題講解加深學(xué)生對本章知識的理解。本章小結(jié)與習(xí)題課一、本章小結(jié)當(dāng)周期信號用三角傅氏級數(shù)展開時，表達信號可由無窮多諧波分量疊加構(gòu)成，分解成果由單邊離散頻譜表達；當(dāng)周期信號用指數(shù)傅氏級數(shù)展開時，意味著信號可由無窮多指數(shù)分量的疊加構(gòu)成，其成果是由雙邊離散頻譜圖表達。非周期信號的傅里葉變換，是將信號分解為無窮多指數(shù)分量的持續(xù)和（積分），其成果為持續(xù)頻譜圖。信號的持續(xù)時間與頻帶寬度成反比是一切非周期信號所共有的重要特點。系統(tǒng)頻域分析的基礎(chǔ)是卷積定理，其紐帶是系統(tǒng)的頻率特性，它表達了系統(tǒng)在正弦穩(wěn)態(tài)下的傳播特性。系統(tǒng)的頻率特性與沖激響應(yīng)構(gòu)成傅氏變換對。無失真?zhèn)鞑ハ到y(tǒng)的特性為理想低通濾波器在截止頻率以內(nèi)可以滿足上述特性。對于為有限帶寬的信號，只要按采樣頻率進行均勻采樣，則采樣信號中將包括原信號的所有信息，因而可從采樣信號中恢復(fù)出原信號。二、習(xí)題運用傅里葉變換的定義式求下列信號的傅里葉變換若x(t)的傅里葉變換存在，且，求下列信號的

傅里葉變換表達式。小結(jié)本節(jié)課重要對本章知識進行總結(jié)，并通過部分習(xí)題的講解使學(xué)生對本章內(nèi)容可以深入理解。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號21周次12講課形式講授講課章節(jié)名稱卷積的計算教學(xué)目的明確卷積計算的定義掌握卷積計算措施教學(xué)重點計算機的計算措施教學(xué)難點無使用教具無課外作業(yè)P105課后體會卷積計算是極為重要的計算，計算屬于積分，因此可以采用軟件或者圖解法進行。教學(xué)效果良好。完畢了教學(xué)目的卷積的計算信號的卷積運算有符號算法和數(shù)值算法，此處采用數(shù)值計算法，需調(diào)用MATLAB的conv()函數(shù)近似計算信號的卷積積分。持續(xù)信號的卷積積分定義是假如對持續(xù)信號和進行等時間間隔均勻抽樣，則和分別變?yōu)殡x散時間信號和。其中，為整數(shù)。當(dāng)足夠小時，和既為持續(xù)時間信號和。因此持續(xù)時間信號卷積積分可表達為采用數(shù)值計算時，只求當(dāng)時卷積積分的值，其中，n為整數(shù)，既其中，實際就是離散序列和的卷積和。當(dāng)足夠小時，序列就是持續(xù)信號的數(shù)值近似，既上式表明，持續(xù)信號和的卷積，可用各自抽樣后的離散時間序列的卷積再乘以抽樣間隔。抽樣間隔越小，誤差越小。例3-3用數(shù)值計算法求與的卷積積分。解：由于是一種持續(xù)時間無限長的信號，而計算機數(shù)值計算不也許計算真正的無限長信號，因此在進行的抽樣離散化時，所取的時間范圍讓衰減到足夠小就可以了，本例取。t=0.01;t=-1:dt:2.5;f1=Heaviside(t)-Heaviside(t-2);f2=exp(-3*t).*Heaviside(t);f=conv(f1,f2)*dt;n=length(f);tt=(0:n-1)*dt-2;subplot(221),plot(t,f1),gridon;axis([-1,2.5,-0.2,1.2]);title('f1(t)');xlabel('t')subplot(222),plot(t,f2),gridon;axis([-1,2.5,-0.2,1.2]);title('f2(t)');xlabel('t')subplot(212),plot(tt,f),gridon;title('f(t)=f1(t)*f2(t)');xlabel('t')小結(jié)本節(jié)課重要是應(yīng)用軟件進行信號與系統(tǒng)中常見的計算求解，分析了卷積積分的求解方案，教學(xué)效果良好。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號22周次13講課形式試驗講課章節(jié)名稱電路的頻率仿真分析教學(xué)目的掌握頻率分析的特性仿真環(huán)節(jié)教學(xué)重點仿真環(huán)節(jié)教學(xué)難點頻率分析的基本原理使用教具無課外作業(yè)P105課后體會頻率分析可以得屆時域諸多得不到的特性，對于系統(tǒng)的分析具有重要的意義，因此可以采用軟件或者圖解法進行。教學(xué)效果良好。完畢了教學(xué)目的電路的頻率仿真分析一、試驗?zāi)康?、學(xué)會用MATLAB實現(xiàn)持續(xù)時間信號傅里葉變換2、學(xué)會用MATLAB分析LTI系統(tǒng)的頻域特性3、學(xué)會用MATLAB分析LTI系統(tǒng)的輸出響應(yīng)二、試驗原理1．傅里葉變換的MATLAB求解MATLAB的symbolicMathToolbox提供了直接求解傅里葉變換及逆變換的函數(shù)fourier()及ifourier()兩者的調(diào)用格式如下。Fourier變換的調(diào)用格式F=fourier(f)：它是符號函數(shù)f的fourier變換默認返回是有關(guān)w的函數(shù)。F=fourier(f，v):它返回函數(shù)F是有關(guān)符號對象v的函數(shù)，而不是默認的w，即Fourier逆變換的調(diào)用格式f=ifourier(F):它是符號函數(shù)F的fourier逆變換，默認的獨立變量為w，默認返回是有關(guān)x的函數(shù)。f=ifourier(f,u):它的返回函數(shù)f是u的函數(shù)，而不是默認的x.注意：在調(diào)用函數(shù)fourier()及ifourier()之前，要用syms命令對所用到的變量（如t,u,v,w）進行闡明,即將這些變量闡明成符號變量。求的傅立葉變換解:可用MATLAB處理上述問題：symstFw=fourier(exp(-2*abs(t)))求的逆變換f(t)解：可用MATLAB處理上述問題symstwft=ifourier(1/(1+w^2),t)2．持續(xù)時間信號的頻譜圖例4-3求調(diào)制信號的頻譜，式中小結(jié)本節(jié)課重要是應(yīng)用軟件進行信號與系統(tǒng)中常見的計算求解，分析了頻率分析分的求解方案，教學(xué)效果良好。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號23周次13講課形式講授講課章節(jié)名稱采樣信號與采樣定理教學(xué)目的掌握怎樣對信號進行采樣；掌握采樣定理。教學(xué)重點采樣定理教學(xué)難點采樣定理使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容課后體會采樣定理重點是要掌握兩個條件，因此學(xué)習(xí)時一定要抓住這個要點進行學(xué)習(xí)。講課重要內(nèi)容采樣信號與采樣定理采樣信號前面討論的信號，無論是周期的或非周期的，都是時間t的持續(xù)函數(shù)，故統(tǒng)稱為持續(xù)時間信號。伴隨電子計算機的廣泛普及和數(shù)字化技術(shù)的迅猛發(fā)展，離散信號的應(yīng)用已經(jīng)變得非常廣泛而日益重要了。離散信號既可直接通過測試產(chǎn)生，也可以對持續(xù)信號每隔一定期間進行采樣獲得。電信號的采樣是通過電子開關(guān)進行的。得到一組脈沖寬度為、間隔為、幅度按持續(xù)信號變化的脈沖信號，也稱為脈沖幅度調(diào)制信號。雖然對持續(xù)信號進行離散采得到的信號只是在某些離散瞬間有值，但在滿足一定條件下，抽樣信號完全可以代表持續(xù)信號，即包具有的所有信息。這樣，就可以傳送而不直接傳送。在系統(tǒng)的終端（如通信機的收信端）再通過某種技術(shù)仍可以從中恢復(fù)原信號。在工程實際中，抽樣脈沖的寬度一般遠不不小于采樣周期，因此在一種采樣周期內(nèi)可以同步容納許多種其他信號的抽樣脈沖并且互不重疊，這就使得在同一信道中可以同步傳送許多路信號，從而大大提高了信道的運用率，此即所謂“時分復(fù)用多路通信”。這項技術(shù)的使用大大節(jié)省了成本，提高了運用率。采樣定理由上可知，原持續(xù)信號被離散采樣后，大部分已經(jīng)丟棄，采樣信號只是中很小的一部分。目前的問題是能否從采樣信號中重新恢復(fù)原持續(xù)信號。采樣定理從理論上明確地回答了這一問題。采樣定理可表述如下：假如假如為帶寬有限的持續(xù)信號，其頻譜的最高頻率為則以采樣間隔對信號進行等間隔采樣所得的抽樣信號將包括原信號的所有信息，因而可運用恢復(fù)出原信號。該定理表明，若規(guī)定信號采樣后不丟失信息，必須滿足兩個條件：（1）應(yīng)為帶寬有限的，即其頻譜在時為零；（2）采樣間隔（周期）不能過大，必須滿足。小結(jié)本節(jié)課重要講述了采樣信號和采樣定理，尤其是采樣定理，對于信號處理是很重要的一種知識點，需要很好地掌握。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號24周次13講課形式試驗講課章節(jié)名稱周期信號的頻域分析教學(xué)目的掌握用MATLAB軟件作周期信號頻域分析的措施。教學(xué)重點MATLAB軟件作周期信號頻域分析教學(xué)難點MATLAB軟件作周期信號頻域分析使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件；試驗匯報課后體會完畢狀況很好，學(xué)生規(guī)定多上機試驗，可以加深認識信號分析理論講課重要內(nèi)容周期信號的頻域分析用MATLAB分析LTI系統(tǒng)的頻率特性當(dāng)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)H（jw）是jw的有理多項式時，有MATLAB信號處理工具箱提供的freqs函數(shù)可直接計算系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的數(shù)值解。其調(diào)用格式如下H=freqs(b,a,w)其中，a和b分別是H(jw)的分母和分子多項式的系數(shù)向量，w為形如w1:p:w2的向量，定義系統(tǒng)頻率響應(yīng)的頻率范圍，w1為頻率起始值，w2為頻率終止值,p為頻率取樣間隔。H返回w所定義的頻率點上，系統(tǒng)頻率響應(yīng)的樣值。例如，運行如下命令，計算0~2pi頻率范圍內(nèi)以間隔0.5取樣的系統(tǒng)頻率響應(yīng)的樣值a=[121];b=[01];h=freqs(b,a,0:0.5:2*pi)三階歸一化的butterworth低通濾波器的頻率響應(yīng)為試畫出該系統(tǒng)的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)。解其MATLAB程序及響應(yīng)的波形如下w=0:0.025:5;b=[1];a=[1,2,2,1];H=freqs(b,a,w);subplot(2,1,1);plot(w,abs(H));grid;xlabel('\omega(rad/s)');ylabel('|H(j\omega)|');title('H(jw)的幅頻特性');subplot(2,1,2);plot(w,angle(H));grid;xlabel('\omega(rad/s)');ylabel('\phi(\omega)');title('H(jw)的相頻特性');小結(jié)本試驗重要讓學(xué)生掌握MATLAB作周期信號頻域分析。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號22周次11講課形式講授講課章節(jié)名稱習(xí)題課一教學(xué)目的通過習(xí)題復(fù)習(xí)前期所學(xué)習(xí)重要概念掌握進行信號分析的一般措施教學(xué)重點信號的時域方程建立信號的變換域求解教學(xué)難點信號的時域方程建立信號變換域求解使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)課后體會由于前期的教學(xué)內(nèi)容理論難度較大，為了可以建立完整的知識能力體系，使得學(xué)生掌握應(yīng)用基本措施進行系統(tǒng)分析的技能，通過經(jīng)典習(xí)題的分析，學(xué)生掌握狀況良好。習(xí)題課一1．判斷信號與否為周期的(1)(2)(3),非周期信號2．繪制下列信號波形((3)3．求下列微分方程的齊次解形式。（2）；解：特性方程因此齊次解形式為4.（2） ，①當(dāng)，是一重根，設(shè)代入方程得②當(dāng)時，不是特性根，設(shè)，代入方程得 因此，解得，5．試求下列信號的拉氏變換。（1）；（2）；（3）；（4）；（5）。解：（1）（2）（3）（4）而因此￡[]（5）￡[]￡[]小結(jié)由于前期的教學(xué)內(nèi)容理論難度較大，為了可以建立完整的知識能力體系，使得學(xué)生掌握應(yīng)用基本措施進行系統(tǒng)分析的技能，通過經(jīng)典習(xí)題的分析，學(xué)生掌握狀況良好。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號26周次14講課形式講授講課章節(jié)名稱本章小結(jié)與習(xí)題課教學(xué)目的1.進行本章小結(jié)，提出難點與重點；2.處理習(xí)題中的問題。教學(xué)重點習(xí)題中的問題教學(xué)難點無使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)每節(jié)后思索題和每節(jié)例題課后體會總結(jié)本章內(nèi)容，比較有難度的是在求系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)時部分數(shù)學(xué)積分手工計算有一定難度，重要原因是學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對微弱。本章小結(jié)與習(xí)題課一、本章小結(jié)1.任持續(xù)時間LTI系統(tǒng)均可以由線性常微分方程來描述，按照不一樣的分類概念，系統(tǒng)響應(yīng)可分為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)、自由響應(yīng)和強迫響應(yīng)、暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。2.單位沖激和單位階躍是兩個重要的信號，它們之間的關(guān)系是3.對于LTI系統(tǒng)，沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的關(guān)系與上面關(guān)系相對應(yīng)。4.LTI系統(tǒng)的特性函數(shù)由系統(tǒng)的特性根決定。一階和二階系統(tǒng)的特性函數(shù)分別為5.零狀態(tài)響應(yīng)是本章研究的一種重點問題。對于一階和二階系統(tǒng)其ZSR為：6.對于LTI系統(tǒng)，當(dāng)已知輸入信號和沖激響應(yīng)時，不管系統(tǒng)的微分方程與否懂得，其ZSR為7.請記住如下卷積：二、習(xí)題1、設(shè)有如下函數(shù)，試分別畫出它們的波形。（1）（2）分析：該題是一畫圖題，在解這種類型的題目時，重點抓住階躍信號對其他信號的調(diào)整作用，尤其是原則階躍信號的變形，要定好階躍點。2、試求下列卷積（1）（2）分析：卷積的問題本來就是積分的問題，但實際我們在進行某些卷積計算時，常常首先想到的就是用卷積的有關(guān)性質(zhì)來進行計算，從而簡化計算程序并提高精確性。其他有關(guān)習(xí)題詳見教材P54～56揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號27周次14講課形式試驗講課章節(jié)名稱信號合成與分解仿真實訓(xùn)（仿真）教學(xué)目的掌握用MATLAB軟件分析信號的合成與分解。教學(xué)重點MATLAB軟件應(yīng)用教學(xué)難點信號合成與分解的基本工作原理使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件；試驗匯報課后體會完畢狀況很好，學(xué)生規(guī)定多上機試驗，可以加深認識信號分析理論講課重要內(nèi)容信號的合成與分解【試驗內(nèi)容】設(shè)計并安裝一種電路使之可以產(chǎn)生方波，并從方波中分離出重要諧波，再將這些諧波合成為原始信號或其他周期信號?；疽?guī)定設(shè)計一種方波發(fā)生器，規(guī)定其頻率為1kHz，幅度為5V；設(shè)計合適的濾波器，從方波中提取出基波和3次諧波；設(shè)計一種加法器電路，將基波和3次諧波信號按一定規(guī)律相加，將合成后的信號與原始信號比較，分析它們的區(qū)別及原因。提高規(guī)定設(shè)計5次諧波濾波器或設(shè)計移相電路，調(diào)整各次諧波的幅度和相位，將合成后的信號與原始信號比較，并與基本規(guī)定部分作對比，分析它們的區(qū)別及原因。3.其他部分 用類似方式合成其他周期信號，如三角波、鋸齒波等?！驹囼?zāi)康摹空莆辗讲ㄐ盘柈a(chǎn)生的基本原理和基本分析措施，電路參數(shù)的計算措施，各參數(shù)對電路性能的影響；掌握濾波器的基本原理、設(shè)計措施及參數(shù)選擇；理解試驗過程：學(xué)習(xí)、設(shè)計、實現(xiàn)、分析、總結(jié)。系統(tǒng)、綜合地應(yīng)用已學(xué)到的電路、電子電路基礎(chǔ)等知識，在單元電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，運用multisim和FilterPro等軟件工具設(shè)計出具有一定工程意義和實用價值的電子電路。掌握多級電路的安裝調(diào)試技巧，掌握常用的頻率測量措施。本試驗三人一組，每人完畢一種功能電路，發(fā)揮團體合作優(yōu)勢，完畢試驗規(guī)定采用先定電容，后定電阻的原則，根據(jù)公式和規(guī)定，選擇條件容許的元器件即可。電路圖見3試驗方案論證和功能電路的設(shè)計：功能電路仿真； 741方案小結(jié)本試驗重要讓學(xué)生掌握MATLAB進行信號合成與分解的實訓(xùn)，掌握軟件的應(yīng)用方案。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號28周次15講課形式講授講課章節(jié)名稱拉普拉氏變換教學(xué)目的理解拉普拉氏變換的定義；理解常見信號的拉氏變換。教學(xué)重點常見信號的拉氏變換教學(xué)難點常見信號的拉氏變換使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容課后體會拉普拉氏變換作為信號分析的一種重要數(shù)學(xué)知識，需要學(xué)生對工程數(shù)學(xué)有關(guān)內(nèi)容很熟悉。講課重要內(nèi)容課前引言：前面我們研究了持續(xù)信號的時域和頻域特性，這里我們再理解一下持續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域特性，研究復(fù)頻域特性的一種重要措施就是拉普拉氏變換，因此，最終問題還是集中在怎樣理解拉普拉氏變換的問題。第二十三講拉普拉氏變換第2章中在時域內(nèi)求解LTI系統(tǒng)的響應(yīng)，雖然引用卷積可使系統(tǒng)響應(yīng)的求解簡潔地用一種卷積積分表達，但問題較復(fù)雜時，時域分析常感不便。為了深入研究系統(tǒng)的響應(yīng)、性質(zhì)、穩(wěn)定性、模擬以及系統(tǒng)設(shè)計等問題，本章引入法國數(shù)學(xué)家拉普拉氏提出的拉普拉氏變換法。這種措施可把以t為變量的時域微分方程變換為以復(fù)數(shù)為變量的代數(shù)方程。相對于而言，這里常稱為復(fù)頻率。在求解域的代數(shù)方程后，再通過反變換即可求得對應(yīng)的時域解。尤其是，這種措施可以同步考慮初始狀態(tài)和輸入信號，一舉求得系統(tǒng)的全響應(yīng)。由于拉普拉氏變換采用的獨立變量是復(fù)頻率，故這種措施常稱為域分析法或復(fù)頻域分析法。一、 拉普拉氏變換的定義一種實函數(shù)，其單邊拉普拉氏變換定義為式中為復(fù)數(shù)，稱為的拉氏變換，而稱為的拉氏反變換。上述變換和反變換后來可以簡記為有關(guān)拉氏變換的實例詳見P110～112。二、 常用信號的拉氏變換1． 單位沖激信號2． 單位階躍信號3．正弦信號4．斜坡函數(shù)小結(jié)本節(jié)課重要簡要簡介了拉氏變換的定義及常見信號的拉氏變換。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號29周次15講課形式講授講課章節(jié)名稱拉氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用教學(xué)目的熟悉拉氏變換的性質(zhì)教學(xué)重點拉氏變換的性質(zhì)教學(xué)難點拉氏變換的性質(zhì)使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容課后體會對高等數(shù)學(xué)規(guī)定較高，學(xué)生理解較困難。講課重要內(nèi)容提問：拉氏變換的定義是什么？階躍信號的拉氏變換形式怎樣？第二十四講拉氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用拉氏變換建立了信號在時域與復(fù)頻域之間的對應(yīng)關(guān)系，故變換自身的某些重要性質(zhì)可以反應(yīng)信號的時域特性和復(fù)頻域特性之間的聯(lián)絡(luò)。掌握這些性質(zhì)不僅為求解某些較復(fù)雜信號的拉氏變換帶來以便，并且有助于求解拉氏變換。延時特性若則證明詳見教材P113。延時特性的一種重要應(yīng)用就是求從t=0開始的周期信號的拉氏變換。復(fù)頻移特性若則證明詳見教材P114。微分定理若則證明詳見教材P115。應(yīng)用拉氏變換的時域微分定理可將時域內(nèi)的微分方程轉(zhuǎn)化為s域內(nèi)的代數(shù)方程，并且使系統(tǒng)的初始條件很以便地歸并到變換式中去，求解代數(shù)方程后再通過反變換可以以便地求出系統(tǒng)的全響應(yīng)。卷積定理若則證明詳見教材P117。小結(jié)本節(jié)課重要講述了拉氏變換的性質(zhì)與應(yīng)用，尤其是對時域與復(fù)頻域的分析可以通過性質(zhì)聯(lián)絡(luò)起來，使復(fù)雜系統(tǒng)求解全響應(yīng)變得簡便。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號30周次15講課形式試驗講課章節(jié)名稱非周期信號的頻域分析教學(xué)目的掌握用MATLAB軟件作非周期信號的頻域分析的措施。教學(xué)重點MATLAB軟件作非周期信號的頻域分析教學(xué)難點MATLAB軟件作非周期信號的頻域分析使用教具計算機及MATLAB軟件課外作業(yè)熟悉MATLAB軟件；試驗匯報課后體會完畢狀況很好，學(xué)生規(guī)定多上機試驗，可以加深認識信號分析理論講課重要內(nèi)容非周期信號的頻域分析試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)MATLAB作非周期信號頻域分析試驗內(nèi)容小結(jié)本試驗重要讓學(xué)生掌握MATLAB作非周期信號的頻域分析。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號31周次17講課形式講授講課章節(jié)名稱Laplace反變換教學(xué)目的理解拉氏反變換的定義教學(xué)重點拉氏反變換的求法教學(xué)難點拉氏反變換的求法使用教具無課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容課后體會理解起來有一定難度講課重要內(nèi)容提問：拉氏變換的定義？拉氏反變換應(yīng)用拉氏變換法求解系統(tǒng)的時域響應(yīng)時，不僅要根據(jù)已知的鼓勵信號求其象函數(shù)，還必須把響應(yīng)的象函數(shù)再反變換為時間函數(shù)，這就是拉氏反變換。求拉氏反變換最簡樸的措施是運用拉氏變換表，但它只合用于有限的某些簡樸變換式，而從系統(tǒng)求得的象函數(shù)一般并非表中所列的形式。為此，這里要簡介對F(s)進行反變換的一般措施。對線性系統(tǒng)而言，響應(yīng)的象函數(shù)F(s)常具有有理分式的形式，它可以表達為兩個實系統(tǒng)的s的多項式之比，即式中，m和n都是正整數(shù)，或m<n，F(xiàn)(s)為有理分式。對此形式的象函數(shù)可以用部分分式展開法將其表達為簡樸分式之和的形式，而這些簡樸項的反變換都可以在拉氏變換表中找到。部分分式法簡樸易行，防止了求反變換的復(fù)雜的算積分的措施。例設(shè)，求解：這里分母多項式有三個單根：，，，故其中因此根據(jù)反變換最終在線性系統(tǒng)中，一般不出現(xiàn)m>n的狀況，如碰到m=n時，要先將F(s)的分子分母相除成為常數(shù)項與真分子之和的形式。小結(jié)本節(jié)課重要講述了拉氏反變換，簡樸的求法是查表，但多數(shù)要用一般求法。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號32周次17講課形式講授講課章節(jié)名稱LTI系統(tǒng)的s域分析教學(xué)目的掌握線性系統(tǒng)的s域分析措施教學(xué)重點線性系統(tǒng)的s域分析措施教學(xué)難點線性系統(tǒng)的s域分析措施使用教具無課外作業(yè)P1414-1（1）（2）課后體會一般性簡介，重要讓學(xué)生理解一下。講課重要內(nèi)容LTI系統(tǒng)的s域分析在第2章的討論中已知，當(dāng)用時域法求解LTI系統(tǒng)的線性微分方程時，要分別求出系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)，然后相加才能得到全響應(yīng)。當(dāng)用拉氏變換分析法求解常系統(tǒng)線性微分方程時，其特點是：拉氏變換分析法能將時域中的微分方程變換為復(fù)頻域的代數(shù)方程，使求解簡化；微分方程的初始條件可以自動地包括到象函數(shù)中，從而可一舉求得方程的完全解；用拉氏變換分析電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，甚至不必列寫出系統(tǒng)的微分方程，而直接運用電路的s域模型列寫其電路方程，就可以獲得響應(yīng)的象函數(shù)F(s)，再反變換就可得原函數(shù)f(t)。例求的解。已知和。解：對上述微分方程逐項取拉氏變換，并代入初始條件，則得解出解得，，故再取反變換就得小結(jié)本節(jié)課重要講述了LTI系統(tǒng)的s域分析措施，用此措施可以一舉求得系統(tǒng)的全響應(yīng)，并且防止了啰嗦的求法。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號33周次17講課形式講授講課章節(jié)名稱電路系統(tǒng)的仿真分析教學(xué)目的理解MATLAB特性掌握應(yīng)用MATLAB進行信號系統(tǒng)仿真分析方案教學(xué)重點信號的體現(xiàn)系統(tǒng)的仿真求解教學(xué)難點系統(tǒng)方程的描述軟件語法構(gòu)造使用教具MATLAB、PC課外作業(yè)復(fù)習(xí)課后體會學(xué)會應(yīng)用MATLAB的數(shù)值計算和符號計算功能，掙脫啰嗦的數(shù)學(xué)運算，從而更重視于信號與系統(tǒng)的基本分析措施和應(yīng)用的理解與思索，將課程的重點、難點及部分習(xí)題用MATLAB進行形象、直觀的可視化計算機模擬與仿真實現(xiàn)，加深對信號與系統(tǒng)的基本原理、措施及應(yīng)用的理解，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。。電路系統(tǒng)仿真分析1.復(fù)習(xí)一種實函數(shù)，其單邊拉普拉氏變換定義為式中為復(fù)數(shù)，稱為的拉氏變換，而稱為的拉氏反變換。上述變換和反變換后來可以簡記為新課講授1.MATLAB特性高效的數(shù)值計算和符號計算功能，使我們從繁雜的數(shù)學(xué)運算分析中解脫出來；完備的圖形處理功能，實現(xiàn)計算成果和編程的可視化；友好的顧客界面及靠近數(shù)學(xué)體現(xiàn)式的自然化語言，易于學(xué)習(xí)和掌握；功能豐富的應(yīng)用工具箱，為我們提供了大量以便實用的處理工具；2.信號體現(xiàn)與運算持續(xù)信號的MATLAB表達MATLAB提供了大量的生成基本信號的函數(shù)，例如指數(shù)信號、正余弦信號。表達持續(xù)時間信號有兩種措施，一是數(shù)值法，二是符號法。數(shù)值法是定義某一時間范圍和取樣時間間