《信号与系统》课程教学大纲
《信号与系统》课程教学大纲 英文名称: Signal and System 课程号:13202002 — 课程基本情况 1. 学分:3.5 2. 学 时:56 (其中:理论学时:56实验学时:0上机学时:0 ) 3. 课程类别:大类平台必修课 4. 适用专业:电子信息类 5. 先修课程:高等数学 6. 后续课程:数字信号处理、通信原理等 7. 开课单位:通信工程 二 课程介绍 《信号与系统》是与通信工程、电子信息工程等专业有关的一门基础学科。 它的主要任务是: 1. 在时间域及频率域下研究时间函数yw及离散序列x(〃)的各种表示方式; 2. 在时间域及频率域下研究系统特性的各种描述方式; 3. 在时间域及频率域下研究激励信号通过系统时所获得的响应。 信号与系统课程研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。初步认识如何建立信号与系 统的数学模型,经适当的数学分析求解,对所得结果给以物理解释、赋予物理意义。课程的主要内 容包括连续系统的时域分析、傅里叶变换、拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析、离散时间系 统的时域分析、Z变换、离散时间系统的Z域分析等。要求学生掌握基本概念和基本分析方法。 学习本课程使学生掌握信号与系统的基本理论和基本分析方法,培养学生灵活运用理论知识分 析和解决实际问题的能力。 三 课程的主要内容及基本要求 第一章 信号与系统概述(共10学时) (-)教学内容: 第一节信号与系统概述 知识要点:信号与系统分析的研究内容与方法,信号与系统理论的应用,信号的定义。 第二节信号的描述和分类 知识要点:信号的描述,信号的分类。 第三节典型基本连续信号 知识要点:正弦信号,指数信号,复指数信号,抽样信号,单位阶跃信号,单位冲激信号。 第四节信号的基本运算 知识要点:信号的微分、积分运算;移位运算,反褶运算,尺度变换运算,以及组合。 第五节冲激信号及其性质 知识要点:冲激信号及其性质,相关计算题。 第六节冲激偶信号及其性质 知识要点:冲激偶信号及其性质,相关计算题。可以作为选讲部分。 第七节信号的分解 知识要点:信号的直流与交流分解,信号的偶、奇分解,信号的实部与虚部分解,信号的脉冲 分量分解,信号的正交函数分解。 第八节系统的描述和分类 知识要点:系统的描述,系统的分类,系统的联结。 第九节线性时不变系统 知识要点:连续时间线性时不变系统,离散时间线性时不变系统。 教学重点:信号的分类、典型基本连续信号、冲激信号及其性质、系统的描述,系统的分类。 教学难点:建立信号的概念、建立系统的概念、信号的周期、能量等运算。 (-)教学基本要求: 1. 基本知识、基本理论:信号与系统概念,信号与系统的分类,线性时不变系统的特点及分析 方法;周期和非周期信号、能量信号和功率信号;基本连续信号的表达方式及其波形;冲激信号及 其性质;冲激偶信号及其性质;信号波形相加、相乘、求导、积分的运算;信号波形平移、反转、 压缩、扩展的变换;任意连续信号的冲激函数表示;信号的分解;系统的分类,系统的性质;线性 时不变系统的性质。 2. 能力、技能培养:理解信号的概念,了解不同类型信号的时域表现形式,掌握不同类型信号 及系统的识别方法;熟练掌握信号周期的求解方法;掌握典型信号及性质,能够做到给出信号表达 式会画信号波形图,给出信号波形图能写出信号表达式;能够用阶跃信号表示分段函数;掌握与冲 激信号、冲激偶信号相关的乘积、微分、积分等运算。掌握对多个信号进行相加、相乘,对于不同 频率的正弦信号要注意相加、相乘之后的规律;掌握对信号波形进行平移、反转、压缩、扩展的变 换;了解系统的概念,了解系统的分类,了解系统的性质;掌握系统的稳定性、因果性、线性时不 变性等;掌握线性时不变系统的积分、微分、频率保持、分解等性质。 (三)实践与练习 根据学生学习情况,针对不同层次的学生留作业,作业可以是书后习题,可以由任课教师自选。 (四)考核要求 理解信号与系统的概念及分类,掌握线性时不变系统的特点及分析方法;会判断周期和非周期 信号、能量和功率信号,计算信号的功率;会判断是信号否为周期信号,会计算周期信号的周期, 会计算能量信号的能量,功率信号的功率;掌握基本连续信号的表达方式及其图形;掌握冲激信号 及其性质;了解冲激偶信号及其性质;掌握对信号波形相加、相乘、求导、积分的运算;掌握对信 号波形进行平移、反转、压缩、扩展的变换;掌握任意连续信号的冲激函数表示;了解信号的分解; 理解系统的概念,系统的分类,系统的性质;会判断系统的线性与非线性、时变与时不变、因果与 非因果;掌握系统的分解性质,掌握零输入响应是初始条件的线性函数、零状态响应是输入信号的 线性函数。 第二章 连续时间系统时域分析(共8学时) (-)教学内容: 第一节微分方程的建立 知识要点:系统模型(微分方程)的建立。 第二节齐次解、特解的解法 知识要点:微分方程的经典解法;齐次解和特解;自由响应与强迫响应、瞬态响应与稳态响应。 第三节零输入、零状态响应 知识要点:计算零输入响应、零状态响应的方法;零输入响应、零状态响应的含义。 第四节 冲激、阶跃响应 知识要点:冲激、阶跃响应的计算方法;冲激、阶跃响应的的含义。 第五节卷积 知识要点:卷积积分的计算,卷积积分的物理意义。 第六节卷积及其性质 知识要点:卷积及其性质,利用卷积及其性质进行卷积运算。 教学重点:系统响应的两种分解、四种响应之间的关系;卷积运算。零输入响应、零状态响应、 冲激响应、阶跃响应的含义;卷积积分的物理意义。 教学难点:各类响应的含义及运算;卷积的含义及卷积运算。 (-)教学基本要求: 1. 基本知识、基本理论:了解系统模型(微分方程)的建立;了解微分方程的经典解法;掌握 计算微分方程的齐次解和特解;了解齐次解与特解、自由响应与强迫响应、瞬态响应与稳态响应之 间的关系;掌握初始条件和起始条件的含义;掌握分析系统的自由响应、强迫响应、零输入响应、 零状态响应;掌握计算自由响应、强迫响应、零输入响应、零状态响应的方法;掌握冲激响应和阶 跃响应的含义,会计算冲激响应和阶跃响应;掌握卷积积分的图解法;理解卷积积分的物理意义; 掌握卷积积分的解析法;掌握利用卷积的性质计算卷积。 2. 能力、技能培养:了解信号与系统时域分析方法的精髓,掌握单位阶跃信号、单位冲激信号 的使用方法,熟练掌握时域求解系统响应的各种方法。 (三)实践与练习 根据学生学习情况,针对不同层次的学生留作业,作业可以是书后习题,可以由任课教师自选。 (四)考核要求 了解系统模型(微分方程)的建立;掌握微分方程的经典解法;掌握计算微分方程的齐次解和 特解;了解齐次解与特解、自由响应与强迫响应、瞬态响应与稳态响应之间的关系;掌握初始条件 和起始条件的含义;掌握分析系统的自由响应、强迫响应、零输入响应、零状态响应;掌握计算自 由响应、强迫响应、零输入响应、零状态响应的方法;掌握冲激响应和阶跃响应的含义,会计算冲 激响应和阶跃响应;掌握卷积积分的图解法;理解卷积积分的物理意义;掌握卷积积分的解析法; 掌