《信號與線性系統(tǒng)》課程簡介和教學(xué)大綱

PAGE6《信號與線性系統(tǒng)》課程簡介課程編號：06034001課程名稱：信號與系統(tǒng)/Signals&Systems學(xué)分:4.5學(xué)時：72（實驗：10上機(jī)：0課外實踐：0）適用專業(yè)：電子信息工程、通信工程建議修讀學(xué)期：4開課單位：電子信息工程系先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、《電路理論》、《模擬電子技術(shù)》《復(fù)變函數(shù)與積分變換》考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)：采取平時成績、實驗成績、考核相結(jié)合的辦法教材與主要參考書目：主要教材：《信號與線性系統(tǒng)分析》吳大正高教參考書目：《信號與系統(tǒng)》鄭君里清華大學(xué)《Signal&Systems》Oppenhaim清華大學(xué)出版社。內(nèi)容概述：本課程是電子、通訊專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課主要內(nèi)容有信號與系統(tǒng)的時域分析法、頻域分析、復(fù)頻域分析、變換域分析法、狀態(tài)變量分析法。本課程是研究信號組成、系統(tǒng)分析的基本理論課程。其目標(biāo)是研究線性非時變系統(tǒng)的基本理論和基本分析方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子信息工程、通信工程等專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。本課程將采用多媒體教學(xué)，以理論講解與實驗相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)。課程名稱：信號與線性系統(tǒng)Signals&Systems總學(xué)分：4.5學(xué)分總學(xué)時：72學(xué)時(課堂教學(xué)62學(xué)時、實驗10學(xué)時)課程性質(zhì)：本課程是電子、通訊專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。開設(shè)學(xué)期學(xué)時分配：第四學(xué)期,72學(xué)時適用專業(yè)及層次：電子信息、通訊工程等工科本科專業(yè)先行、后繼課程情況：先行課《電路理論》、《模擬電子技術(shù)》《復(fù)變函數(shù)與積分變換》后繼課《數(shù)字信號處理》《通信原理》《數(shù)字圖像處理》等參考書：《信號與線性系統(tǒng)分析》吳大正高教《信號與系統(tǒng)》鄭君里清華大學(xué)《Signal&Systems》Oppenhaim清華大學(xué)出版社一、課程的目的與要求：本課程是電子、通訊專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課本課程是研究信號組成、系統(tǒng)分析的基本理論課程。其目標(biāo)是研究線性非時變系統(tǒng)的基本理論和基本分析方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子信息工程、通信工程等專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)1.3、2.2、4.1、4.2。課程內(nèi)容及學(xué)時分配：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點（☆）難點（△）學(xué)時安排實驗學(xué)時上機(jī)學(xué)時備注第一章緒論第一節(jié)信號的概念A(yù)1第二節(jié)基本信號與運(yùn)算B2第三節(jié)系統(tǒng)的概念A(yù)☆1第二章連續(xù)系統(tǒng)的時域分析法第一節(jié)微分方程經(jīng)典求解A1第二節(jié)零輸入響應(yīng)A☆1第三節(jié)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)B☆△2第四節(jié)卷積積分A☆△1第五節(jié)零狀態(tài)響應(yīng)A☆1第三章離散系統(tǒng)的時域分析法第一節(jié)經(jīng)典法求解A1第二節(jié)零輸入響應(yīng)A☆△2第三節(jié)零狀態(tài)響應(yīng)A☆△2第四章連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析第一節(jié)周期信號分解A☆2第二節(jié)周期信號的頻譜A☆2第三節(jié)傅立葉變換A☆△6第四節(jié)抽樣定理A☆△2第五節(jié)系統(tǒng)分析與求解B2第六節(jié)系統(tǒng)幅頻特性A☆△2習(xí)題課1第五章連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析第一節(jié)拉普拉斯變換A☆4第二節(jié)應(yīng)用拉普拉斯變換分析系統(tǒng)A☆△2第三節(jié)系統(tǒng)函數(shù)A☆△2第四節(jié)系統(tǒng)的模擬圖A☆2習(xí)題課1第六章離散系統(tǒng)的變換域分析法第一節(jié)Z變換A△5第二節(jié)應(yīng)用Z變換分析離散系統(tǒng)A☆△3第三節(jié)零極點圖A☆△2習(xí)題課1第七章系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法第一節(jié)系統(tǒng)在狀態(tài)空間中的描述A☆2第二節(jié)連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程與輸出方程B☆△2第三節(jié)離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程與輸出方程B☆△2第八章復(fù)習(xí)1第一章

緒論（4學(xué)時）1）信號的概念：信號，確定信號與隨機(jī)信號，連續(xù)信號與離散信號，周期信號與非周期信號，功率信號與能量信號。2）基本信號與運(yùn)算：階躍信號，沖激信號，沖激信號性質(zhì)，信號平移、翻轉(zhuǎn)與尺度變化3）系統(tǒng)的概念：系統(tǒng)，線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)，非時變系統(tǒng)與時變系統(tǒng)，連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。4）了解線性系統(tǒng)基本分析方法第二章

連續(xù)系統(tǒng)的時域分析法（6學(xué)時）

1)系統(tǒng)與微分方程，微分方程經(jīng)典求解2）系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)：系統(tǒng)方程；齊次微分方程解的結(jié)構(gòu)，利用系統(tǒng)特征方程與初始條件求取系統(tǒng)零輸入響應(yīng)。3)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)，階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的關(guān)系。4)卷積積分，卷積的性質(zhì)，卷積的圖解5)系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)，系統(tǒng)的全響應(yīng)。求解系統(tǒng)全響應(yīng)舉例。第三章

離散系統(tǒng)的時域分析法（5學(xué)時）1）離散信號：離散信號的表示方法。2）離散系統(tǒng)的描述與模擬，經(jīng)典法求解。3）離散系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)：系統(tǒng)差分方程的特征方程，系統(tǒng)差分方程的解。4）離散系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)：單位函數(shù)，單位階躍序列，系統(tǒng)的單位函數(shù)響應(yīng)，卷積和法確定零狀態(tài)響應(yīng)的信號序列。5）系統(tǒng)的全響應(yīng)。

連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析（16學(xué)時）1）周期信號分解為三角傅立葉級數(shù)，周期信號分解為指數(shù)傅立葉級數(shù)，三角傅立葉級數(shù)與指數(shù)傅立葉級數(shù)的關(guān)系。2）周期信號的頻譜：幅度頻譜，相位頻譜。矩形周期脈沖信號的頻譜分析。3）非正弦周期信號作用下的系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)。4）傅立葉變換：由傅立葉級數(shù)到傅立葉積分，傅立葉正反變換。傅立葉變換的性質(zhì)。5）抽樣信號與抽樣定理。6）系統(tǒng)分析與求解。7）低通濾波器分析8）線性系統(tǒng)不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件;振幅條件，相位條件。第五章

連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析（10學(xué)時）1)拉普拉斯變換：復(fù)頻域的概念，拉普拉斯變換的收斂域，常用函數(shù)的拉普拉斯變換，拉普拉斯反變換，拉普拉斯變換的性質(zhì)。2)應(yīng)用拉普拉斯變換分析系統(tǒng)：系統(tǒng)微分方程的拉普拉斯變換，復(fù)頻域的的元件模型，系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)與全響應(yīng)。應(yīng)用舉例。3）系統(tǒng)函數(shù)：系統(tǒng)函數(shù)的概念及性質(zhì)，反饋系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)，系統(tǒng)函數(shù)與沖激響應(yīng)的關(guān)系，系統(tǒng)函數(shù)的極點與零點，系統(tǒng)函數(shù)極點分布與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系。4）系統(tǒng)穩(wěn)定性：系統(tǒng)穩(wěn)定的條件。5）波特圖6）系統(tǒng)的模擬圖繪制：直接系統(tǒng)模擬圖，串聯(lián)系統(tǒng)模擬圖，并聯(lián)系統(tǒng)模擬圖。第六章

離散系統(tǒng)的變換域分析法（10學(xué)時）1）Z變換：離散信號的Z變換，雙邊Z變換與單邊Z變換，Z變換的收斂域，常用信號的Z變換，Z變換的性質(zhì)，反Z變換，Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系。2）應(yīng)用Z變換分析離散系統(tǒng)：系統(tǒng)差分方程的Z變換，系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)，系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)，系統(tǒng)的全響應(yīng)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)。3）Z變換應(yīng)用舉例。4）z域模型框圖5）零極點圖，波特圖，穩(wěn)定性判別第七章

系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法（6學(xué)時）1）系統(tǒng)在狀態(tài)空間中的描述：狀態(tài)，狀態(tài)變量，狀態(tài)方程，輸出方程。2）系統(tǒng)的狀態(tài)方程：狀態(tài)變量的選擇，狀態(tài)方程的建立，輸出方程的建立，狀態(tài)方程與輸出方程的矩陣形式，根據(jù)系統(tǒng)方程建立狀態(tài)方程和輸出方程。3）離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程與輸出方程。4）連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解。習(xí)題、復(fù)習(xí)課（4學(xué)時）頻域分析復(fù)頻域分析Z變換分析復(fù)習(xí)三、說明：本課程一般應(yīng)安排在《電路理論》、《模擬電子技術(shù)》、《復(fù)變函數(shù)與積分變換》、《復(fù)變函數(shù)與積分變換》講完后，即第四學(xué)期開設(shè)。本課程與《數(shù)字信號處理》《通信原理》《數(shù)字圖像處理》有密切關(guān)聯(lián)，注意與后繼課程的連接，本課程應(yīng)布置較多的作業(yè)，注重分析方法，鍛煉其分析問題、解決問題能力，提高學(xué)生對電專業(yè)興趣，我后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。四、實驗教學(xué)：本實驗教學(xué)的目的在于：驗證、鞏固和加深課堂加講授的基本理論，培養(yǎng)學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的最基本的實驗方法、操作能力、測試技能，養(yǎng)成學(xué)生踏實、細(xì)致、嚴(yán)肅、認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。通過實驗室學(xué)生對信號與系統(tǒng)的