信號(hào)與線性系統(tǒng)教學(xué)大綱

1、信號(hào)與線性系統(tǒng)教學(xué)大綱第一部分：使用說明一、課程編號(hào)：10213001二、課程性質(zhì)與特點(diǎn)： "信號(hào)與線性系統(tǒng)"是電子信息專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性和系統(tǒng)性都很強(qiáng)的專業(yè)必修課，信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念和分析方法已經(jīng)被引進(jìn)到各個(gè)學(xué)科，日益成為電子信息類專業(yè)中一門非常重要的理論基礎(chǔ)課程。該課程提供了有關(guān)信號(hào)與系統(tǒng)的新概念和新知識(shí)，并使學(xué)生能夠掌握信號(hào)通過系統(tǒng)的一系列分析與計(jì)算方法，通過本門課程的學(xué)習(xí)，不僅為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)為學(xué)生今后能夠獨(dú)立地分析與解決信息領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際問題打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。三、在專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用：該課程是電子信息類專業(yè)的核心基礎(chǔ)理論課

2、程，起著承上啟下的作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理、通信原理等課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，本課程是一門理論與實(shí)踐要求都較高的課程，需要有扎實(shí)的工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和電路理論基礎(chǔ)，因此，在學(xué)習(xí)本課程之前要求預(yù)修工程數(shù)學(xué)、電路分析基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路等基礎(chǔ)課程。四、教學(xué)目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(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)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析和離散時(shí)間系統(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)的觀點(diǎn)和

3、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)。五、學(xué)時(shí)與學(xué)分：本課程總學(xué)時(shí)為76學(xué)時(shí)（理論課學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)為12學(xué)時(shí)），4學(xué)分，每周5學(xué)時(shí)。六、教學(xué)方法： （1）理論講授：教學(xué)內(nèi)容做到新而精，將信號(hào)與系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的最新應(yīng)用與研究成果引入到課堂教學(xué)中。運(yùn)用啟發(fā)式、互動(dòng)式教學(xué)，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)注意闡述各種分析方法之間的橫向聯(lián)系，以培養(yǎng)學(xué)生分析、對(duì)比、歸納和總結(jié)的能力。加強(qiáng)離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的講授，以適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需求。注重理論與實(shí)踐與結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力和主動(dòng)獲取知識(shí)的能力。 （2）多媒體教學(xué)：對(duì)教學(xué)過程中的部分重點(diǎn)、難點(diǎn)

4、內(nèi)容進(jìn)行多媒體教學(xué)， 將課程中抽象的、較難理解的重點(diǎn)內(nèi)容和重要定理，用生動(dòng)直觀的二維曲線、三維曲面、動(dòng)畫、語音說明及背景知識(shí)瀏覽進(jìn)行交互式的多媒體動(dòng)態(tài)演示，幫助學(xué)生深入理解和掌握本課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 （3）計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)：以科技應(yīng)用軟件MATLAB 為平臺(tái)，開設(shè)與理論教學(xué)相配套的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生將部分應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，以提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合分析能力，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)及獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。七、考核方式：考試課程。平時(shí)考核與期末考試相結(jié)合。平時(shí)考核：出勤、作業(yè)以及實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占10%，期中考試成績(jī)占10%。期末考試：閉卷筆答，成績(jī)占80%。八、教材及主要參考書目：

5、（一）教材鄭君里等，信號(hào)與系統(tǒng)（第二版，第十五次印刷），高等教育出版社， 2006年12月。（二）參考書目1 劉樹棠譯，信號(hào)與系統(tǒng)（第二版，第五次印刷）， 高等教育出版社，2002年3月。 2 王寶祥，信號(hào)與系統(tǒng)（第二版，第二次印刷），哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1996年5月。 3 邱天爽，信號(hào)與系統(tǒng)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)及典型題解（第一版，第一次印刷）， 電子工業(yè)出版社， 2003年3月。第二部分：課程內(nèi)容第一章 緒論 教學(xué)目的與要求：使學(xué)生了解和掌握信號(hào)與系統(tǒng)的定義及其分類；深刻理解信號(hào)的時(shí)域運(yùn)算及波形變換方法；掌握典型信號(hào)的定義和性質(zhì)；掌握系統(tǒng)的模型；掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)的性質(zhì)。教學(xué)方法：可以采用講授與軟

6、件演示相結(jié)合進(jìn)行。教學(xué)重點(diǎn)：階躍函數(shù)、沖激函數(shù)的性質(zhì)； LTI系統(tǒng)的特性、描述及模擬。教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 信號(hào)的描述、分類和典型示例第二節(jié) 信號(hào)的運(yùn)算第三節(jié) 階躍信號(hào)和沖激信號(hào)第四節(jié) 信號(hào)的分解第五節(jié) 系統(tǒng)模型及其分類第六節(jié) 線性時(shí)不變系統(tǒng)第七節(jié) 系統(tǒng)分析方法第二章 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析 教學(xué)目的與要求：掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)微分方程的建立與求解，單位沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的求解及其意義，系統(tǒng)全響應(yīng)的三種求解方式：零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)；自由響應(yīng)和強(qiáng)迫響應(yīng)；瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，卷積積分及其性質(zhì)，應(yīng)用卷積積分法求線性時(shí)不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。教學(xué)方法：可以在講授的基礎(chǔ)上，加以演示實(shí)驗(yàn)，使

7、學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容深刻理解。教學(xué)重點(diǎn)：線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及系統(tǒng)的初始狀態(tài)、起始狀態(tài)；系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的求解及其意義；沖激函數(shù)的性質(zhì)及沖激響應(yīng)；卷積的主要性質(zhì)及卷積積分。教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 微分方程式的建立與求解第二節(jié) 起始點(diǎn)的跳變-從0-到0+狀態(tài)的轉(zhuǎn)換第三節(jié) 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)第四節(jié) 沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)第五節(jié) 卷積第六節(jié) 卷積的性質(zhì)第三章 傅里葉變換 教學(xué)目的與要求：使學(xué)生掌握連續(xù)周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)的分析方法；理解非周期信號(hào)頻譜密度函數(shù)的概念，周期信號(hào)與非周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)以及信號(hào)時(shí)域特性與頻域特性之間的關(guān)系；掌握利用傅里葉變換的定義、性質(zhì)求出信號(hào)的頻譜并

8、畫出頻譜圖；熟練掌握典型非周期信號(hào)與周期信號(hào)的頻譜密度函數(shù)，靈活運(yùn)用傅里葉變換的性質(zhì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行正反變換；理解抽樣定理的內(nèi)容，抽樣信號(hào)頻譜與原信號(hào)頻譜的關(guān)系。教學(xué)方法：可以在講授的基礎(chǔ)上，加以演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容深刻理解。教學(xué)重點(diǎn)： 連續(xù)周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)與傅里葉變換，傅里葉變換的定義、性質(zhì)和典型非周期信號(hào)的頻譜密度函數(shù)，抽樣定理。 教學(xué)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分析第二節(jié) 典型周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)第三節(jié) 傅里葉變換第四節(jié) 典型非周期信號(hào)的傅里葉變換第五節(jié) 沖激函數(shù)和階躍函數(shù)的傅里葉變換第六節(jié) 傅里葉變換的基本性質(zhì)第七節(jié) 卷積特性第八節(jié) 周期信號(hào)的傅里葉變換

9、第九節(jié) 抽樣信號(hào)的傅里葉變換第十節(jié) 抽樣定理第四章 拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析教學(xué)目的與要求：使學(xué)生理解拉普拉斯變換的定義、收斂域以及拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系；掌握拉普拉斯變換的性質(zhì)、卷積的意義及它們的應(yīng)用；掌握能根據(jù)時(shí)域電路模型畫出等效s域電路模型，并求其全響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)、沖激響應(yīng)；理解系統(tǒng)函數(shù)的定義及其物理意義，會(huì)利用系統(tǒng)函數(shù)的極點(diǎn)來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；掌握系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)的定義并會(huì)畫出零、極點(diǎn)圖；掌握利用系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)分布決定系統(tǒng)的時(shí)域特性和頻域特性；掌握用多種方法求解系統(tǒng)函數(shù)；掌握全通函數(shù)與最小相移函數(shù)的零、極點(diǎn)分布規(guī)律。教學(xué)方法：可以在講授的基礎(chǔ)上，加

10、以演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容深刻理解。教學(xué)重點(diǎn)： 信號(hào)拉普拉斯變換的定義及其收斂域，常用信號(hào)的拉普拉斯變換，信號(hào)的拉普拉斯變換的性質(zhì)和系統(tǒng)的時(shí)域分析與s域分析的區(qū)別，時(shí)域電路模型的等效s域電路模型，根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，全通函數(shù)、最小相移函數(shù)的特性。教學(xué)時(shí)數(shù)：16學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 拉普拉斯變換的定義、收斂域第二節(jié) 拉普拉斯變換的基本性質(zhì)第三節(jié) 拉普拉斯逆變換第四節(jié) 用拉普拉斯變換法分析電路、s域元件模型第五節(jié) 系統(tǒng)函數(shù)第六節(jié) 由系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)分布決定時(shí)域特性第七節(jié) 由系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)分布決定頻響特性第八節(jié) 二階諧振系統(tǒng)的s平面分析第九節(jié) 全通函數(shù)與最小相移函數(shù)的函數(shù)

11、零、極點(diǎn)分布第十節(jié) 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性第十一節(jié) 雙邊拉普拉斯變換第十二節(jié) 拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系第五章 傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng) 教學(xué)目的與要求：使學(xué)生理解連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的定義；掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析法；了解佩利-維納準(zhǔn)則及希爾伯特變換；掌握信號(hào)的無失真?zhèn)鬏敆l件，了解信號(hào)通過理想低通濾波器的概念。教學(xué)方法： 可以在講授的基礎(chǔ)上，加以演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容深刻理解。教學(xué)重點(diǎn)： 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的定義，連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析法，信號(hào)無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件，理想低通濾波器。教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 利用系統(tǒng)函數(shù)H（jw）求響應(yīng)第二節(jié) 無失真?zhèn)鬏數(shù)谌?jié) 理想低通濾波器

12、第四節(jié) 系統(tǒng)的物理可實(shí)現(xiàn)性、佩利-維納準(zhǔn)則第五節(jié) 利用希爾伯特變換研究系統(tǒng)函數(shù)的約束特性第六章 離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析 教學(xué)目的與要求：使學(xué)生熟練掌握典型序列的性質(zhì)、序列的運(yùn)算；掌握離散系統(tǒng)模擬框圖與數(shù)學(xué)模型之間的互相描述；掌握零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和單位樣值響應(yīng)的求解方法，掌握卷積和。教學(xué)方法：可以在講授的基礎(chǔ)上，加以演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容深刻理解。教學(xué)重點(diǎn)： 典型序列的性質(zhì)、序列的運(yùn)算，離散系統(tǒng)模擬框圖與數(shù)學(xué)模型之間的互相描述，零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和單位樣值響應(yīng)的求解方法，求卷積和的方法。教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 離散時(shí)間信號(hào)-序列第二節(jié) 離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型第三節(jié) 常

13、系數(shù)線性差分方程的求解第四節(jié) 離散時(shí)間系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)第五節(jié) 卷積第七章 z變換、離散時(shí)間系統(tǒng)的z域分析 教學(xué)目的與要求： 使學(xué)生深刻理解z變換的定義、收斂域以及典型信號(hào)的z變換與收斂域；掌握z變換的性質(zhì)、卷積定理的意義及應(yīng)用；能夠根據(jù)z變換的性質(zhì)求解正變換與反變換；掌握z變換的方法分析離散系統(tǒng)，并求其響應(yīng)，包括全響應(yīng)，零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和單位樣值響應(yīng)；深刻理解系統(tǒng)函數(shù)H(z)的定義、物理意義及其零、極點(diǎn)概念，會(huì)用多種方法求解H(z)；掌握能根據(jù)H(z)畫出系統(tǒng)的模擬框圖以及通過模擬框圖求出H(z)；掌握由H(z)的極點(diǎn)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；理解離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。教學(xué)方法：可以在講

14、授的基礎(chǔ)上，加以演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容深刻理解。教學(xué)重點(diǎn)： z變換的性質(zhì)及應(yīng)用，逆z變換，利用z變換的方法分析離散系統(tǒng)，根據(jù)H(z)畫出系統(tǒng)的模擬框圖以及通過模擬框圖求出H(z)和由H(z)的極點(diǎn)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。教學(xué)時(shí)數(shù)：12學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) z變換定義、典型序列的z變換第二節(jié) z變換的收斂域第三節(jié) 逆z 變換第四節(jié) z變換的基本性質(zhì)第五節(jié) z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系第六節(jié) 利用z變換解差分方程第七節(jié) 離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)第八節(jié) 離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性信號(hào)與線性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)部分教學(xué)大綱一、實(shí)驗(yàn)的目的、任務(wù) 通過利用MATLAB，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握信號(hào)與線性系統(tǒng)的理論知

15、識(shí)。提高學(xué)生解決問題的技能。二、實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求1.熟悉MATLAB語言。2.掌握利用MATLAB產(chǎn)生典型的信號(hào)。3.掌握用FFT分析信號(hào)頻率成分。4.掌握如何判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。5.掌握如何設(shè)計(jì)濾波器，并利用其對(duì)信號(hào)濾波。三、主要采取的教學(xué)方法與教學(xué)形式 1.學(xué)生上機(jī)操作，首先進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)過程及結(jié)論的分析,學(xué)習(xí)MATLAB相應(yīng)的函數(shù)和工具包。2.在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，學(xué)生自己對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)做方案，并編寫相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)。.四、教學(xué)內(nèi)容序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)要求備注1常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的實(shí)現(xiàn)和基本運(yùn)算1.掌握常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的實(shí)現(xiàn)。2.掌握連續(xù)時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算方法。2綜合型1必做2連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析熟悉連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)在典型激勵(lì)信號(hào)下的響應(yīng)及其特征。2綜合型1必做3信號(hào)頻譜分析1.連續(xù)時(shí)間信號(hào)傅立葉變換和傅立葉逆變換的實(shí)現(xiàn)方法。2.掌握應(yīng)用快速離散傅立葉變換分析信號(hào)頻率成分。2綜合型1必做4濾波器設(shè)計(jì)掌握巴特沃思濾波器的設(shè)計(jì)方