《信號與系統(tǒng)》課程教學大綱

1、信號與系統(tǒng)課程教學大綱Signals and Systems課程編號：17005 適用專業(yè)：電子學院本科各專業(yè)學時數(shù)：80        學分數(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)和目的信號與系統(tǒng)是高等院校工科本科電子、信息類專業(yè)學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)在于信號與系統(tǒng)理論的基本概念和基本分析方法。初步認識如何建立信號與系統(tǒng)的數(shù)學模型，并經(jīng)適當?shù)臄?shù)學分析求解，對所得的結(jié)果給予物理解釋、賦予物理意義。通過本課程的學習，要使學生獲得有關(guān)研究確定性

2、信號經(jīng)線性時不變系統(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)學生的運算能力、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、課程的教學內(nèi)容和學時分配 (一) 信號與系統(tǒng)概論（5學時） 1.理解信號與系統(tǒng)的基本概念。 2.理解信號的描述、分類及基本運算。 3.了解系統(tǒng)模型及其劃分，理解線性時不變系統(tǒng)系統(tǒng)的性質(zhì)。4.了解系統(tǒng)的分析方法。（二）連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析（7學時） 1.會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，并會求解。 4.理解卷積的定義，并會計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學時） 1.理解傅里葉級數(shù)的物理意義并掌握周期信號傅里葉級數(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)。會求解常用信號的傅氏正、反變換。 3.理解抽樣定理及抽樣信號的傅里葉變換。 4.會利用頻域的系統(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學時） 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)。會求解一些常用信號的拉氏正、反變換。 2.由時域模型圖繪出S域電路模型。 3.會利用S域分析求解系統(tǒng)響應(yīng)。（五）S域分析、極點與零點（7學時） 1.理解系統(tǒng)函數(shù)H（S）的定義，物理意義，零點極點概念。會用求解H（S）。 2.會應(yīng)用系統(tǒng)函數(shù)H（S）分析系統(tǒng)的時域特性，理解零、極點分布對單位沖激響應(yīng)h(t)的影響,并會求h(t)及零輸入、零狀態(tài)響應(yīng)。 3.理解并會求系統(tǒng)的頻率特性，繪出頻響特性曲線。 4.會用H（S）分析與判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（六）信號的矢量空間分析（5學時） 1.了解信號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.會求信號的正交函數(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)的時域分析（5學時） 1.理解和掌握離散信號時域特性，會建立差分方程。 2.會用經(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學時） 1.掌握Z變換的定義性質(zhì)及其收斂域的求法。 2.會求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、極點圖的概念，會求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學時） 1.了解線性系統(tǒng)的模擬方法。 2.掌握系統(tǒng)信號流圖的表示。3.會

6、建立狀態(tài)方程與輸出方程。 4.會求解系統(tǒng)狀態(tài)方程。各項內(nèi)容安排詳見下表：序號內(nèi) 容課時數(shù)備注1信號與系統(tǒng)概論52連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析73傅里葉變換及應(yīng)用124拉普拉斯變換55S域分析、極點與零點76信號的矢量空間分析57離散系統(tǒng)的時域分析58離散系統(tǒng)的Z域分析79系統(tǒng)狀態(tài)變量分析710實驗511習題課1512合計80三、課程教學的基本要求1高等數(shù)學（尤其是微積分和微分方程，復變函數(shù)和積分變換理論）基礎(chǔ)是學好本課程的基礎(chǔ)。2本課程是學好電子工程、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，要想學好它，一定數(shù)量的練習是必不可少的，在作業(yè)和練習方

7、面，任課教師要有針對性地增加一定量課外習題。以鍛煉學生解決實際問題的能力。 4本課程的基本概念和方法并不十分復雜，教學效果成敗的關(guān)鍵不在于學生認識和記憶了多少定義定理和條文，而應(yīng)注重引導學生運用數(shù)學工具分析典型的物理問題。5除教材外，應(yīng)給學生指定相關(guān)的參考書，以拓寬學生的知識面。6建議本課程每學期中間安排一次期中考試。期末考試將實行教考分離。四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工為學習本課程，學生應(yīng)該具有一定的高等數(shù)學基礎(chǔ)和電路分析基礎(chǔ)。課程涉及的教學內(nèi)容主要包括微分方程、差分方程、級數(shù)、復變函數(shù)、線性代數(shù)等。在運用這些數(shù)學工具時，要注重解決工程問題，加強物理概念的解釋。本課程與先修課程“電路分析”聯(lián)系密切，雖有某些重復，但分析問題的著眼點不同，本課程主要鍛煉用系統(tǒng)的觀點分析和解決實際問題。本課程同時也是后續(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。控制方向的后續(xù)課程有“自動控制原理”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、建議教材與教學參考書教 材：1信號與系統(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信號與系統(tǒng)Alan V.Oppe