信號(hào)與系統(tǒng)（MATLAB版 微課視頻版 第2版）教案 第3章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析

第3章連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析課前導(dǎo)學(xué)案（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生精益求精、團(tuán)隊(duì)分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培養(yǎng)愛國主義精神和科學(xué)精神，世界觀與價(jià)值觀。3.掌握傅里葉級(jí)數(shù)的定義、性質(zhì)，并會(huì)應(yīng)用這些性質(zhì)。4.掌握傅里葉變換及反變換的定義、性質(zhì)，并會(huì)應(yīng)用這些性質(zhì)。5.掌握周期信號(hào)和非周期信號(hào)的頻譜及關(guān)系。6.培養(yǎng)數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念的統(tǒng)一。學(xué)習(xí)要求1.掌握傅里葉級(jí)數(shù)的定義、性質(zhì)，并會(huì)應(yīng)用這些性質(zhì)。2.掌握傅里葉變換及反變換的定義、性質(zhì)，并會(huì)應(yīng)用這些性質(zhì)。3.掌握周期信號(hào)和非周期信號(hào)的頻譜及關(guān)系。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.傅里葉級(jí)數(shù)的定義、性質(zhì)及應(yīng)用。2.傅里葉變換及反變換的定義、性質(zhì)及應(yīng)用。學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)的計(jì)算。２傅里葉變換及反變換的計(jì)算。３傅里葉分析的性質(zhì)及應(yīng)用。任務(wù)安排觀看視頻課3.1.1基本信號(hào)及復(fù)雜信號(hào)的表示內(nèi)容：1.簡單信號(hào)和復(fù)雜信號(hào)之間的關(guān)系2.簡單信號(hào)表示復(fù)雜信號(hào)的幾種基本形式及條件問題：1.常見的簡單信號(hào)有哪些？2.常見的復(fù)雜信號(hào)有哪些？3.簡單信號(hào)為什么能夠表示復(fù)雜信號(hào)，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是什么？觀看視頻課3.1.2周期信號(hào)的傅里葉分解內(nèi)容：1.周期信號(hào)傅里葉分解的三角形式2.傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)的求解3.傅里葉級(jí)數(shù)存在的條件（狄里赫利條件）4.奇偶性質(zhì)在系數(shù)求解中的應(yīng)用問題：1.如何理解傅里葉級(jí)數(shù)存在的條件？觀看視頻課3.1.3傅里葉信號(hào)的兩種表示形式內(nèi)容：1.指數(shù)形式和三角形式的變換關(guān)系2.指數(shù)形式和三角形式傅里葉變換n的取值范圍問題：1.指數(shù)形式傅里葉變換n取負(fù)值的物理意義是什么？2.指數(shù)形式表示傅里葉級(jí)數(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是什么？觀看視頻課3.2.1周期信號(hào)的頻譜內(nèi)容：1.周期信號(hào)幅度譜和相位譜2.周期信號(hào)頻譜是離散譜3.周期信號(hào)頻譜帶寬及周期大小和頻譜帶寬之間的關(guān)系系統(tǒng)的定義問題：1.周期信號(hào)頻譜是單一頻率嗎？2.周期越小的信號(hào)，其頻譜間隔越小嗎？觀看視頻課3.3.1傅里葉變換內(nèi)容：1.傅里葉變換及逆變換公式2.傅里葉變換存在的條件問題：1.傅里葉變換的變換核中指數(shù)為什么會(huì)有一個(gè)負(fù)號(hào)，可不可以用正號(hào)表示？2.絕對(duì)可積分條件是傅里葉變換存在的什么條件？疑難問題小組討論自己對(duì)有疑惑的知識(shí)點(diǎn)經(jīng)反復(fù)學(xué)習(xí)，組長召集組員，一起進(jìn)行討論，每人都要發(fā)表見解，記錄員記錄地點(diǎn)、時(shí)間、問題、討論結(jié)果，小組討論后仍未解決的問題做好記錄，提交給老師。注：組長1名、記錄員1名、答辯員若干名。第3章連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析課中導(dǎo)學(xué)案（1）學(xué)習(xí)回顧考察學(xué)生的課前知識(shí)掌握情況，完成教材第3章中的自測題。1.P184填空題(1-4)。2.P185單項(xiàng)選擇題(1-4)。課前視頻學(xué)習(xí)解答、知識(shí)點(diǎn)歸納1.針對(duì)學(xué)習(xí)回顧的作答情況教師給予點(diǎn)評(píng)。2.小組記錄員將課前對(duì)知識(shí)點(diǎn)的困惑提出，師生進(jìn)行互動(dòng)討論、教師解答問題。對(duì)學(xué)生共性疑難問題，教師集中講授。3.知識(shí)點(diǎn)歸納：=1\*GB2⑴簡單信號(hào)和復(fù)雜信號(hào)的表示=2\*GB2⑵傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)的求解方法=3\*GB2⑶非周期信號(hào)傅里葉變換及逆變換的基本公式=4\*GB2⑷周期信號(hào)及非周期信號(hào)的譜分析重點(diǎn)難點(diǎn)的探究、達(dá)標(biāo)檢測自主探究1.關(guān)于正交和投影的探索。2.傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)的求解。3.周期信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)。4.非周期信號(hào)的傅里葉變換引入。5.周期信號(hào)和非周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換存在的條件。小組協(xié)作1.查閱相關(guān)資料，是否還有一些信號(hào)滿足完備正交函數(shù)集，可以作為周期信號(hào)展開的基本信號(hào)？2.頻域的基本組成單元是什么？為什么？方波的頻域圖像是怎么得來的，和時(shí)域圖像有什么關(guān)系？3.傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換之間的關(guān)系是什么？成果交流（必選）每個(gè)小組總結(jié)分析小組協(xié)作內(nèi)容，通過PPT等形式展示成果，匯報(bào)交流學(xué)習(xí)體驗(yàn)。課后作業(yè)1.作業(yè)：P187：4(1)(3)(5)；5；10。2.下節(jié)課導(dǎo)學(xué)案。反饋評(píng)價(jià)、課后反思1.教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。安排學(xué)生進(jìn)行反思、導(dǎo)學(xué)案留白完成。2.收集學(xué)生的反饋，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果與學(xué)生的反饋，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)。第3章連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析課前導(dǎo)學(xué)案（2）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生精益求精、團(tuán)隊(duì)分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培養(yǎng)愛國主義精神和科學(xué)精神，世界觀與價(jià)值觀。3.掌握典型非周期信號(hào)的傅里葉變換。4.掌握沖激信號(hào)、階躍信號(hào)的傅里葉變換。5.掌握傅里葉變換的基本性質(zhì)及應(yīng)用。6.掌握采樣定理及簡單應(yīng)用。7.培養(yǎng)數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念的統(tǒng)一。學(xué)習(xí)要求1.掌握典型非周期信號(hào)的傅里葉變換。2.掌握沖激信號(hào)、階躍信號(hào)的傅里葉變換。3.掌握傅里葉變換的基本性質(zhì)及應(yīng)用。4.掌握采樣定理及簡單應(yīng)用。5.理解符號(hào)函數(shù)的傅里葉變化。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.奇異信號(hào)的傅里葉變換及應(yīng)用。2.傅里葉變換的性質(zhì)及應(yīng)用。學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.傅里葉變換的性質(zhì)。2.傅里葉變換的譜分析應(yīng)用。任務(wù)安排觀看視頻課3.3.2典型非周期信號(hào)的傅里葉變換內(nèi)容：1.單邊指數(shù)信號(hào)、雙邊指數(shù)信號(hào)的傅里葉變換及幅頻響應(yīng)圖像。2.矩形脈沖信號(hào)、升余弦信號(hào)的傅里葉變換及幅頻響應(yīng)圖像。問題：1.幅頻響應(yīng)圖像在MATLAB中如何編程？2.矩形脈沖信號(hào)的頻譜無限寬是否意味著能量無限大？觀看視頻課3.3.3奇異信號(hào)的傅里葉變換內(nèi)容：1.單位沖激信號(hào)：2.直流信號(hào)：3.符號(hào)函數(shù)：4.單位階躍信號(hào)：問題：1.直流信號(hào)能量是無窮，但是其傅里葉變換只在零點(diǎn)存在，如何理解？2.如何理解沖擊信號(hào)的傅里葉變換是1？觀看視頻課3.4.1傅里葉變換的基本性質(zhì)（上）內(nèi)容：1.線性：2.奇偶性：，3.對(duì)稱性：4.尺度變換：問題：1.尺度變換中此處為什么用絕對(duì)值？觀看視頻課3.4.2傅里葉變換的基本性質(zhì)（下）內(nèi)容：1.時(shí)移特性：2.頻移特性：3.卷積定理：4.時(shí)域微分和積分定理：，問題：1.時(shí)移特性在頻域其實(shí)就是相位移動(dòng)嗎？2.卷積定理說明了什么？利用卷積定理的好處是什么？觀看視頻課3.5.1周期信號(hào)的傅里葉變換內(nèi)容：1.正弦余弦信號(hào)傅里葉變換：2.一般周期信號(hào)傅里葉變換：問題：1.正弦、余弦信號(hào)中傅里葉變換的頻譜圖中負(fù)頻率的物理意義是什么？現(xiàn)實(shí)生活中有負(fù)頻率存在嗎？觀看視頻課3.6.1取樣定理內(nèi)容：1.取樣信號(hào)頻譜（沖激取樣）：時(shí)域采樣定理：問題：1.一般MP3音樂中有高質(zhì)量（HQ）和普通質(zhì)量的兩種標(biāo)準(zhǔn)的格式，試從采樣定理的角度理解這兩種格式的音頻信號(hào)？疑難問題小組討論自己對(duì)有疑惑的知識(shí)點(diǎn)經(jīng)反復(fù)學(xué)習(xí)，組長召集組員，一起進(jìn)行討論，每人都要發(fā)表見解，記錄員記錄地點(diǎn)、時(shí)間、問題、討論結(jié)果，小組討論后仍未解決的問題做好記錄，提交給老師。注：組長1名、記錄員1名、答辯員若干名。第3章連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析課中導(dǎo)學(xué)案（2）學(xué)習(xí)回顧考察學(xué)生的課前知識(shí)掌握情況，完成教材第3章中的自測題。1.P184填空題(5-12，14-16)。2.P185-186單項(xiàng)選擇題(5-9，13-20，22-23)。課前視頻學(xué)習(xí)解答、知識(shí)點(diǎn)歸納1.針對(duì)學(xué)習(xí)回顧的作答情況教師給予點(diǎn)評(píng)。2.小組記錄員將課前對(duì)知識(shí)點(diǎn)的困惑提出，師生進(jìn)行互動(dòng)討論、教師解答問題。對(duì)學(xué)生共性疑難問題，教師集中講授。3.知識(shí)點(diǎn)歸納：=1\*GB2⑴典型信號(hào)的傅里葉變換=2\*GB2⑵奇異信號(hào)的傅里葉變換=3\*GB2⑶傅里葉變換的性質(zhì)及應(yīng)用=4\*GB2⑷采樣定理重點(diǎn)難點(diǎn)的探究、達(dá)標(biāo)檢測自主探究1.傅里葉變換的基本性質(zhì)及應(yīng)用。2.特殊信號(hào)傅里葉變換的性質(zhì)及應(yīng)用。3.周期信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)。4.奈奎斯特頻率、奈奎斯特間隔、信號(hào)帶寬之間有什么區(qū)別？如何分辨？小組協(xié)作1.如何理解傅里葉變換的對(duì)稱性？請(qǐng)舉出具體例子予以說明。2.采樣定理中如果出現(xiàn)欠采樣會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？欠采樣一定無用嗎？如果有用，應(yīng)用在什么場合？3.現(xiàn)在很多智能手機(jī)宣傳的屏幕觸控采樣率360Hz的賣點(diǎn)，和我們所講的取樣定理有什么聯(lián)系？成果交流（必選）每個(gè)小組總結(jié)分析小組協(xié)作內(nèi)容，通過PPT等形式展示成果，匯報(bào)交流學(xué)習(xí)體驗(yàn)。課后作業(yè)1.作業(yè)：P187-192：14=1\*GB2⑴、=3\*GB2⑶；15=1\*GB2⑴、=5\*GB2⑸；17=1\*GB2⑴、=5\*GB2⑸、=9\*GB2⑼；18=1\*GB2⑴、=3\*GB2⑶；20。2.下節(jié)課導(dǎo)學(xué)案。反饋評(píng)價(jià)、課后反思1.教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。安排學(xué)生進(jìn)行反思、導(dǎo)學(xué)案留白完成。2.收集學(xué)生的反饋，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果與學(xué)生的反饋，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)。第3章連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析課前導(dǎo)學(xué)案（3）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生精益求精、團(tuán)隊(duì)分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培養(yǎng)愛國主義精神和科學(xué)精神，世界觀與價(jià)值觀。3.掌握頻域系統(tǒng)函數(shù)的定義，物理意義、求解與應(yīng)用。4.掌握系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)和系統(tǒng)的全響應(yīng)的求解方法。5.理解信號(hào)無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件。6.理解濾波器的作用與分類。7.理解調(diào)制與解調(diào)的基本概念。8.培養(yǎng)數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念的統(tǒng)一。學(xué)習(xí)要求1.掌握頻域系統(tǒng)函數(shù)的定義，物理意義、求解與應(yīng)用。2.掌握系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)和系統(tǒng)的全響應(yīng)的求解方法。3.理解信號(hào)無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件。4.理解濾波器的作用與分類。5.理解調(diào)制與解調(diào)的基本概念。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.系統(tǒng)函數(shù)的定義及表示。2.傅里葉分析的性質(zhì)及應(yīng)用。學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.系統(tǒng)函數(shù)的頻域分析。2.濾波器的基本認(rèn)識(shí)。任務(wù)安排觀看視頻課3.7.1連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析內(nèi)容：1.頻域系統(tǒng)函數(shù)定義：（系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的傅里葉變換與激勵(lì)的傅里葉變換之比）2.系統(tǒng)對(duì)非周期信號(hào)的響應(yīng)：仔細(xì)研究書中圖3-7-1所示例題3.系統(tǒng)對(duì)周期信號(hào)的響應(yīng)問題：1.用系統(tǒng)函數(shù)表示一個(gè)系統(tǒng)和時(shí)域微積分方程表示系統(tǒng)的優(yōu)勢在哪里？2.從系統(tǒng)的角度來看，時(shí)域和頻域表達(dá)那種表達(dá)方式更好？為什么？觀看視頻課3.8.1無失真?zhèn)鬏攦?nèi)容：1.無失真系統(tǒng)的時(shí)域描述：2.無失真系統(tǒng)的頻域描述：3.群延時(shí)的概念：問題：1.無失真?zhèn)鬏數(shù)囊饬x是什么？2.群延時(shí)的應(yīng)用場景有哪些？觀看視頻課3.9.1理想低通濾波器內(nèi)容：1.濾波的基本概念：提取或增加所希望的頻率分量，濾除或衰減不希望的頻率成分的過程2.濾波器的基本分類：（低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器）3.理想低通濾波器的響應(yīng)問題：1.廣義的看人體眼耳鼻舌是否也是濾波器？觀看視頻課3.10.1調(diào)制與解調(diào)內(nèi)容：1.調(diào)制與解調(diào)的基本概念2.調(diào)制的集中基本方式（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相）問題：1.為什么會(huì)用到調(diào)制與解調(diào)？2.從頻域的角度看，調(diào)制與解調(diào)的本質(zhì)是什么？觀看視頻課3.11.1從取樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)時(shí)間信號(hào)內(nèi)容：采樣信號(hào)恢復(fù)公式問題：疑難問題小組討論自己對(duì)有疑惑的知識(shí)點(diǎn)經(jīng)反復(fù)學(xué)習(xí)，組長召集組員，一起進(jìn)行討論，每人都要發(fā)表見解，記錄員記錄地點(diǎn)、時(shí)間、問題、討論結(jié)果，小組討論后仍未解決的問題做好記錄，提交給老師。注：組長1名、記錄員1名、答辯員若干名。第3章連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析課中導(dǎo)學(xué)案（3）學(xué)習(xí)回顧考察學(xué)生的課前知識(shí)掌握情況，完成教材第3章中的自測題。1.P184填空題(13，17)2.P184-187單項(xiàng)選擇題(10-12，21)課前視頻學(xué)習(xí)解答、知識(shí)點(diǎn)歸納1.針對(duì)學(xué)習(xí)回顧的作答情況教師給予點(diǎn)評(píng)。2.小組記錄員將課前對(duì)知識(shí)點(diǎn)的困惑提出，師生進(jìn)行互動(dòng)討論、教師解答問題。對(duì)學(xué)生共性疑難問題，教師集中講授。3.知識(shí)點(diǎn)歸納：=1\*GB2⑴系統(tǒng)函數(shù)的概念=2\*GB2⑵無失真?zhèn)鬏敆l件=3\*GB2⑶濾波器的基本概念及應(yīng)用=4\*GB2⑷調(diào)制解調(diào)重點(diǎn)難點(diǎn)的探究、達(dá)標(biāo)檢測自主探究1.系統(tǒng)的頻域分析。2.無失真系統(tǒng)的時(shí)域和頻域表達(dá)。3.濾波器的概念。4.調(diào)制與解調(diào)的方式。小組協(xié)作1.信號(hào)傳輸?shù)倪^程中會(huì)有什么樣的失真？日常生活中一定要免信