《信号与系2》课程教学大纲.docx

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1、信号与系统教学大纲课程代码：ABJD0609课程中文名称：信号与系统课程英文名称：Signa1andSystem课程性质：修课课程学分数：4课程学时数：64个(56理论课时+8实验学时)授课对象：电子信息工程专业本课程的前导课程：电路分析基础一、课程简介本课程是自动化专业和电子专业的技术基础课程。它是在学习了电路理论之后，进一步学习网络理论、信号分析以及系统分析等基本概念和基本分析方法，使学生获得必要的信号分析、系统分析基础理论，为学习后续课程及专业知识以及毕业后从事工程技术工作打下良好的理论和实践基础。二、教学基本内容和要求(-)系统的基本概念教学内容：信号的概念、分类，系统的定义、描述和分

2、类、信号与系统的分述概述。课程的重点、难点重点：系统的基本概念与定义、线性不变因果系统的定义与性质难点：时域分解、变换与运算方法教学要求：1) 了解信号与系统的基本概念与定义，能画函数的波形。2) 了解常用基本信号的时域描述方法、特点与性质，并会应用这些性质。3) 了解信号的时域分解、变换与运算方法，并会求解。1） 深刻理解线性不变因果系统的定义与性质，并会应用这些性质。(二)连续系统时域分析教学内容：连续时间的描述及其响应、冲激响应和阶跃响应、卷积的原理及其应用。课程的重点、难点重点：系统的特征多项式、特征根(自然频率)的意义。难点：卷积积分的定义、运算规律及主要性质、系统的全响应。教学要求

3、：1)会建立描述系统激励f(t)与响应y(t)关系的微分方程。2）深刻理解系统的特征多项式、特征方程、特征根（自然频率）的意义，并会求解。3）深刻理解系统的全响应y（t）可分解为：零输入响应1。）与零状态响应；自由响应与强迫响应；瞬态响应与稳态响应。4）根据微分方程的特征根与已知的系统初始条件，求解系统的零输入响应yx（0o5）深刻理解单位冲激响应力（。的意义，并会求解。6）深刻理解卷积积分的定义、运算规律及主要性质，能用四种方法求解卷积积分。7）会应用卷积积分法求线性时不变系统的零状态响应y（f）。（三）连续信号频域分析教学内容：信号的正交分解，认识正交矢量和正交函数集、常见信号的频谱图。课

4、程的重点、难点重点：深刻理解周期信号频谱的特点、会对信号进行正反傅立叶变换。难点：周期信号的频谱、非周期信号的频谱、傅立叶级数。教学要求：1）了解函数正交的条件及完备正交函数集的概念。2）能用傅立叶级数的定义、性质以及周期信号的傅立叶变换，求解周期信号的频谱、频谱宽度，画频谱图；深刻理解周期信号频谱的特点。3）能利用傅立叶变换的定义、性质，求解非周期信号的频谱，画频谱图，求信号的频谱宽度；会对信号进行正反傅立叶变换。4）深刻理解功率信号与功率谱、能量信号与能量谱的概念，会在时域与频域两个域中求解功率信号的功率与能量信号的能量。5）深刻理解和掌握抽样的频谱及其求解：深刻理解和掌握抽样定理。6）

5、了解希尔伯特变换的定义、性质与应用。（四）连续系统频域分析教学内容：连续时间系统的频率响应、非周期信号激励下的系统响应、周期信号激励下的系统响应。课程的重点、难点难点：非正弦周期信号激励下系统的稳态响应、无失真传输的条件。重点：非周期信号激励下系统的零状态响应与全响应、调制与解调的基本原理与应用。教学要求：1）会求解非正弦周期信号激励下系统的稳态响应。2）深刻理解频域系统函数H（Oy）的定义、物理意义、求法与应用，并会求解。3）会求解非周期信号激励下系统的零状态响应与全响应。4）深刻理解理想低通滤波器的定义、传输特性及其上升时间的意义。7） 了解信号无失真传输的条件。8） 了解调制与解调的基本

6、原理与应用。（五）连续系统复频域分析教学内容：拉普拉斯变换、从傅里叶变换到拉普拉斯变换、拉普拉斯变换的收敛域、常见信号的拉普拉斯变换。课程的重点、难点重点：拉斯变换的定义式、部分分式法或留数法。难点：拉普拉斯变换性质、常用信号的拉氏变换。教学要求：1)深刻理解拉普拉斯变换的定义式、收敛域及基本性质；会根据拉氏变换的定义式及基本性质，求一些常用信号的拉氏变换。2)正确理解拉普拉斯变换性质(特别是时移性、频移性、时域微分、领域积分、初值定理、终值定理等性质)的应用条件。3)能应用部分分式法或留数法，求解一些象函数的反拉普拉斯变换。4)掌握S域中电路KC1、KV1的表示形式及电路元件的伏安关系；能根

7、据时域电路模型正确地画出s域电路模型。5)能应用单连拉普拉斯变换与S域电路模型，求线性时不变系统的响应，包括全响应，零输入响应，零状态响应以及冲激响应与阶跃响应。(六)复频域系统函数教学内容：系统函数”(S)的定义、系统模拟与信号流图。课程的重点、难点难点：正弦稳态响应、单位冲激响应h(t)、零输入响应。重点：并联形式、级联形式的模拟图与信号流图、梅森公式。教学要求：1)深刻理解系统函数H(S)的定义、物理意义、分类、零极点概念，会用多种方法求H(S)O2)会应用系统函数”(S)分析系统的特性，包括会求系统的单位冲激响应h(t)、零输入响应以。)、零状态响应yQ)；会求系统的频率特性H(My)

8、、正弦稳态响应、周期性稳态响应；深刻理解H(S)的零极点颁与单位冲激响应人。)的关系。9） 一般了解H(S)的性质。4)深刻理解系统模拟与信号流图的意义；能根据系统的微分方程或H(S),画出系统直接形式、并联形式、级联形式的模拟图与信号流图；能根据模拟图或信号流图按梅森公式求系统函数H(S)；能根据电路图、模拟图、框图画出相应信号流图。5)深刻理解系统稳定性的意义及条件。(七)离散系统时域分析教学内容：离散系统的数学模型、差分方程、时域模拟图、系统的响应。课程的重点、难点重点：系统稳定性、信号的变换。难点：初始状态(初始条件)的定义与内涵、线性时不变因果系统的性质。教学要求：1）深刻理解和掌握

9、离散信号的定义与时域分析，会在时域中求解信号的变换，包括信号的相加、相减、相乘、数乘、差分、累加、卷积和、折叠、移位、展缩、分解等；会用i种形式（序列形式、解析形式、单位序列组合形式、图形形式、表格形式）表示信号。2）初步学会建立离散系统的数学模型一一差分方程；会画离散系统的时域模拟图；深刻理解离散系统状态与初始状态（初始条件）的定义与内涵。3）深刻理解离散线性时不变因果系统的性质，并会应用。4）会用多种方法（迭代法，转移算子法，等效初始条件法，卷积和法，零输入一零状态法，经典法）求解系统的响应，包括零输入响应K（幻，单位响应（Q,阶跃响应g（Z）,零状态响应力以），全响应y/）。深刻理解全响

10、应的三种分解方式及其意义。5）了解离散系统稳定性在时域中的充要条件及其稳定性的判定。（八）离散系统Z域分析教学内容：Z变换的定义、收敛域及基本性质，基级数展开法、系统模拟图和信号流图。课程的重点、难点重点：Z变换法求离散系统的零输入响应、零状态响应与全响应。难点：系统函数（Z）的定义、物理意义及其零、极点概念。教学要求：1）深刻理解Z变换的定义，收敛域及基本性质；会根据Z变换的定义和性质求一些常用序列的Z变换；深刻理解Z变换与拉普拉斯变换的关系。2）正确理解z变换性质（特别是移序性，z域惊度变换性，Z域微分、积分性，卷积定理及初、终值定理等）的应用条件。3）能够用箱级数展开法、部分分式法及留数

11、法求Z反变换。4）熟练应用z变换法求离散系统的零输入响应、零状态响应与全响应。5）深刻理解系统函数H（Z）的定义、物理意义及其零、极点概念，会用多种方法求H（z）o了解H（Z）的性质、”（z）极点分布与单位响应力（外的关系，会应用H（Z）对系统响应、特性进行分析和求解。6）能够根据H（Z）画出系统模拟图和信号流图；同时能够根据模拟图或信号流图求出系统函数H（Z）。7）深刻理解因果系统和稳定系统的定义、意义和性质，会根据H（Z）的极点分布或Jury准则判定系统的稳定性。8）深刻理解离散系统频率特性”（&）的定义、物理意义、求法及性质；会计算离散系统的正弦稳态响应。（九）状态变量法教学内容：状态变

12、量、结构图、微分方程或差分方程。课程的重点、难点重点：系统的状态方程与输出方程、转移矩阵H）。难点：系统频率的意义、变换域法。教学要求：1)了解状态变量、状态向量、状态、初始状态、状态空间、状态轨迹、状态方程、输出方程、状态变是法的概念与定义。2)能根据系统的结构图、微分方程或差分方程、转移H(S)或H(Z)、框图、模拟图、信号流图，正确地选择状态变量，列写出系统的状态方程与输出方程，并写成矩阵形式。3)能用变换域法(拉氏变换或z变换)与时域法，求解系统(连续系统或离散系统)的状态方程与输出方程，包括求状态向量的零输入解、零状态解、全解；输出向量的零输入响应、零状态响应、全响应。4)深刻理解转

13、移矩阵H(S),”(z)与单位冲激响应矩阵/?),力(Q的物理意义，能从系统的状态方程与输出方程求解“(s),H(z)t-,h(k)；能根据H(S),H(Z)写出系统的微分方程或差分方程。5)深刻理解系统频率的意义，能用两种方法求(从转移H(S)求；从矩阵A的特征根求)系统的自然(固有)频率。三、实验教学内容及基本要求本课程的实践环节共8个学时，巩固和深化通信电子线路的基本概念和基础理论，提高学生的高频电路基本技能，培养分析问题和解决问题的能力，主要围绕用高频电路测试中的常用仪器和仪表和掌握高频功能电路和系统电路的设计方法和测试技术展开，具体情况如下：实验一1、实验名称：常用信号的分类和观察2

14、、实验要求：掌握函数信号发生器、高频实验箱、毫伏表、数字示波器等仪器的功能及特点、应用、调整和测量；3、实验仪器：信号与系统实验箱、函数信号发生器、数字示波器4、实验内容：(1)调节函数信号发生器，产生方波、三角波等时域信号；(2)通过带通滤波器，并将各带通滤波器输出至示波器，观察各频谱分&里，(3)将基波及各次谐波分别叠加，观测合成时域波形。5、实验重点：使用仪器进行高频信号的测量6、实验课时：2学时7、应达到的要求：常用仪器的使用以及功能特点实验二1、实验名称：有源无源滤波器特性2、实验要求：了解无源滤波器和有源滤波器的种类、基本结构及其频率相应特性3、实验仪器：信号与系统实验箱、函数信号

15、发生器、数字示波器4、实验内容：(1)将信号发生器产生的信号接至滤波器的输入端，用示波器观测滤波器的输出；(2)测试有源和无源滤波器的幅频特性；(3)观测各滤波器对方波的响应。5、实验重点：有源、无源滤波器的输入输出测量、幅频特性测量6、实验课时：2学时7、应达到的要求：对测量的数据进行分析实验三1、实验名称：信号的基本运算单元2、实验要求：了解信号的基本运算单元特性及其测试方法3、实验仪器：信号与系统实验箱、函数信号发生器、数字示波器4、实验内容：加法器特性观察、减法器特性观察、倍乘器特性观察、反相器特性观察、积分器特性观察、微分器特性观察等。5、实验重点：信号输入输出之间的关系6、实验课时：2学时7、应达到的要求：掌握基本运算单元对信号处理的特性实验四1、实验名称：抽样定理2、实验要求：了解信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法，验证抽样定理；3、实验仪器：高频实验箱、数字示波器4、实验内容：(1)选择周期正弦波，用开关函数为TS的窄脉冲采样，观测经采样后的信号；(2)改变采样频率，并通过低通滤波器.观测复原后信号，比较其失真程度