《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Signals and Systems課程編號(hào)：17005 適用專業(yè)：電子學(xué)院本科各專業(yè)學(xué)時(shí)數(shù)：80        學(xué)分?jǐn)?shù)：4.5執(zhí)筆者：曾日波 編寫日期：2005年12月一、課程的性質(zhì)和目的信號(hào)與系統(tǒng)是高等院校工科本科電子、信息類專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，是從事現(xiàn)代電子、信息科學(xué)技術(shù)研究不可缺少的重要工具。 本課程的任務(wù)在于信號(hào)與系統(tǒng)理論的基本概念和基本分析方法。初步認(rèn)識(shí)如何建立信號(hào)與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析求解，對(duì)所得的結(jié)果給予物理解釋、賦予物理意義。通過本課程的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生獲得有關(guān)研究確定性

2、信號(hào)經(jīng)線性時(shí)不變系統(tǒng)傳輸與處理的基本概念和基本分析方法。以通信和控制工程作為主要應(yīng)用背景,從時(shí)間域到變換域，從連續(xù)到離散，從輸入輸出描述到狀態(tài)空間描述，掌握必要的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技巧。培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)算能力、綜合分析的能力以及抽象思維、邏輯推理和空間想象的能力，為后繼課程奠定必要的基礎(chǔ)。二、課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配 (一) 信號(hào)與系統(tǒng)概論（5學(xué)時(shí)） 1.理解信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念。 2.理解信號(hào)的描述、分類及基本運(yùn)算。 3.了解系統(tǒng)模型及其劃分，理解線性時(shí)不變系統(tǒng)系統(tǒng)的性質(zhì)。4.了解系統(tǒng)的分析方法。（二）連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析（7學(xué)時(shí)） 1.會(huì)建立和求解微分方程。 2.理解全響應(yīng)分為零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)

3、響應(yīng)，自由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng)、暫態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的概念與意義，并會(huì)求解。 3.理解單位階躍響應(yīng)與單位沖激響應(yīng)的概念與意義，并會(huì)求解。 4.理解卷積的定義，并會(huì)計(jì)算卷積及利用卷積求零狀態(tài)響應(yīng)。（三）傅里葉變換及應(yīng)用（12學(xué)時(shí)） 1.理解傅里葉級(jí)數(shù)的物理意義并掌握周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)的基本求法。 2.理解傅氏變換的定義、物理意義及其基本性質(zhì)。會(huì)求解常用信號(hào)的傅氏正、反變換。 3.理解抽樣定理及抽樣信號(hào)的傅里葉變換。 4.會(huì)利用頻域的系統(tǒng)函數(shù) 分析求解系統(tǒng)響應(yīng)。 5.了解傅里葉變換在通信系統(tǒng)分析中的應(yīng)用濾波、調(diào)制與抽樣 。（四）拉普拉斯變換（5學(xué)時(shí)） 1.理解拉普拉斯變換的定義、物理意義，收斂域及其基本性

4、質(zhì)。會(huì)求解一些常用信號(hào)的拉氏正、反變換。 2.由時(shí)域模型圖繪出S域電路模型。 3.會(huì)利用S域分析求解系統(tǒng)響應(yīng)。（五）S域分析、極點(diǎn)與零點(diǎn)（7學(xué)時(shí)） 1.理解系統(tǒng)函數(shù)H（S）的定義，物理意義，零點(diǎn)極點(diǎn)概念。會(huì)用求解H（S）。 2.會(huì)應(yīng)用系統(tǒng)函數(shù)H（S）分析系統(tǒng)的時(shí)域特性，理解零、極點(diǎn)分布對(duì)單位沖激響應(yīng)h(t)的影響,并會(huì)求h(t)及零輸入、零狀態(tài)響應(yīng)。 3.理解并會(huì)求系統(tǒng)的頻率特性，繪出頻響特性曲線。 4.會(huì)用H（S）分析與判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（六）信號(hào)的矢量空間分析（5學(xué)時(shí)） 1.了解信號(hào)矢量空間的基本概念正交矢量、正交函數(shù)、正交函數(shù)集。 2.會(huì)求信號(hào)的正交函數(shù)分解。 3.了解完備正交函數(shù)集、帕

5、什瓦爾定理和沃爾什函數(shù)。4.了解相關(guān)、能量譜和功率譜等概念。（七）離散系統(tǒng)的時(shí)域分析（5學(xué)時(shí)） 1.理解和掌握離散信號(hào)時(shí)域特性，會(huì)建立差分方程。 2.會(huì)用經(jīng)典法、卷和法求解離散系統(tǒng)的響應(yīng)。（八）離散系統(tǒng)的Z域分析（7學(xué)時(shí)） 1.掌握Z變換的定義性質(zhì)及其收斂域的求法。 2.會(huì)求Z變換和Z反變換，理解Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系。 3.能運(yùn)用Z變換求解離散系統(tǒng)的響應(yīng)。 4.理解系統(tǒng)函數(shù)H（Z）的定義，物理意義及其零、極點(diǎn)圖的概念，會(huì)求H（Z）。 5.理解離散系統(tǒng)頻率特性H（jw）的定義、物理意義、求法。（九）系統(tǒng)狀態(tài)變量分析（7學(xué)時(shí)） 1.了解線性系統(tǒng)的模擬方法。 2.掌握系統(tǒng)信號(hào)流圖的表示。3.會(huì)

6、建立狀態(tài)方程與輸出方程。 4.會(huì)求解系統(tǒng)狀態(tài)方程。各項(xiàng)內(nèi)容安排詳見下表：序號(hào)內(nèi) 容課時(shí)數(shù)備注1信號(hào)與系統(tǒng)概論52連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析73傅里葉變換及應(yīng)用124拉普拉斯變換55S域分析、極點(diǎn)與零點(diǎn)76信號(hào)的矢量空間分析57離散系統(tǒng)的時(shí)域分析58離散系統(tǒng)的Z域分析79系統(tǒng)狀態(tài)變量分析710實(shí)驗(yàn)511習(xí)題課1512合計(jì)80三、課程教學(xué)的基本要求1高等數(shù)學(xué)（尤其是微積分和微分方程，復(fù)變函數(shù)和積分變換理論）基礎(chǔ)是學(xué)好本課程的基礎(chǔ)。2本課程是學(xué)好電子工程、通信工程和信息技術(shù)等專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)。3本課程以課堂講授為主，精講多練。和其他基礎(chǔ)理論課一樣，要想學(xué)好它，一定數(shù)量的練習(xí)是必不可少的，在作業(yè)和練習(xí)方

7、面，任課教師要有針對(duì)性地增加一定量課外習(xí)題。以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。 4本課程的基本概念和方法并不十分復(fù)雜，教學(xué)效果成敗的關(guān)鍵不在于學(xué)生認(rèn)識(shí)和記憶了多少定義定理和條文，而應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具分析典型的物理問題。5除教材外，應(yīng)給學(xué)生指定相關(guān)的參考書，以拓寬學(xué)生的知識(shí)面。6建議本課程每學(xué)期中間安排一次期中考試。期末考試將實(shí)行教考分離。四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工為學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生應(yīng)該具有一定的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和電路分析基礎(chǔ)。課程涉及的教學(xué)內(nèi)容主要包括微分方程、差分方程、級(jí)數(shù)、復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)等。在運(yùn)用這些數(shù)學(xué)工具時(shí)，要注重解決工程問題，加強(qiáng)物理概念的解釋。本課程與先修課程“電路分析”聯(lián)系密切，雖有某些重復(fù)，但分析問題的著眼點(diǎn)不同，本課程主要鍛煉用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析和解決實(shí)際問題。本課程同時(shí)也是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，后續(xù)課程應(yīng)專業(yè)方向不同而有所不同?？刂品较虻暮罄m(xù)課程有“自動(dòng)控制原理”等；通信方向的后續(xù)課程有“微波技術(shù)、通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖象處理、據(jù)多媒體技術(shù)與應(yīng)用、多媒體數(shù)壓縮原理”等。五、建議教材與教學(xué)參考書教 材：1信號(hào)與系統(tǒng)（第二版）鄭君里、應(yīng)啟珩、楊為理編，高等教育出版社 參考書：2信號(hào)與系統(tǒng)Alan V.Oppe