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文本内容:
信号与系统教学大纲
一、说明
(一)课程性质本课程为物联网本科专业的专业必修课,是在修完“高等数学”、“概率论与数理统计”、“电子技术基础”和“线性代数”之后开设的课程,也是后续“通信原理”等课程的基础
(二)教学目的通过本课程的教学使学生掌握信号与系统的基本概念、基础理论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,对所得结果给出物理解释、赋予物理意义,为在相关专业领域的深入学习打下基础同时,通过仿真实验,学生应在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有一定提高
(三)教学内容信号与系统的概念、分类及性质,线性时不变连续系统的时域分析、频域分析,线性时不变离散系统的时域分析
(四)教学时数学时54+18
(五)教学方式多媒体讲授
二、本文理论部分第章信号与系统1教学要点了解信号、系统的基本概念
1.理解线性系统与非线性系统,时变系统与非时变系统,连续系统与离散系统的区别
2.掌握几种基本信号的描述方法及信号运算,信号和系统的分类,系统的性质
3.熟悉基本信号的性质,线性时不变系统的概念
4.教学时数学时8教学内容绪言(学时)
1.11信号与系统的概念信号(学时)
1.21信号的分类信号的基本运算(学时)
1.32信号的加法和乘法,信号的反转和平移,信号的展缩阶跃函数和冲激函数(学时)
1.42阶跃函数和冲激函数的定义及性质系统描述(学时)
1.51系统的数学模型和框图表示系统的特性和分析方法(学时)
1.61系统的线性、时不变性的判断,及系统分析方法概述LTI第章连续系统的时域分析2教学要点了解连续系统的微分方程经典解
1.LTI掌握零输入响应和零状态响应的计算
2.掌握单位冲激响应和单位阶跃响应
3.掌握利用卷积定义求出系统的零状态响应及卷积的性质
4.教学时数学时10教学内容连续系统的响应(学时)
2.1LTI4微分方程的经典解法,零输入响应和零状态响应冲激响应和阶跃响应(学时)
2.21求解系统的冲激响应,求解系统的阶跃响应卷积积分(学时)
2.33卷积积分的定义及图示求法卷积积分的性质(学时)
2.42卷积的代数运算,函数与冲激函数的卷积,卷积的微分与积分第章离散系统的时域分析3教学要点,了解离散系统的差分方程的经典解1LTI,掌握零输入响应和零状态响应的计算
2.掌握单位序列和单位阶跃序列的响应3,掌握利用卷积和定义求出系统的零状态响应及卷积和的性质4教学时数学时8教学内容离散系统的响应(学时)
3.1LTI4差分方程的经典解法,零输入响应和零状态响应单位序列和单位序列响应(学时)
3.22单位序列和单位阶跃序列的定义及响应卷积和(学时)
3.32卷积和的定义、图示及性质第章傅里叶变换和系统的频域分析4教学要点,了解正交函数集定义及信号的正交函数集表示
1.了解周期信号的傅立叶级数的两种表示形式,了解周期信号级数表示的物理意义,即频谱
2.掌握非周期信号的频谱,即信号的傅立叶变换
3.重点掌握傅立叶变换的性质
4.掌握周期信号的傅立叶变换
5.重点掌握信号的时域采样定理,了解信号的频域采样定理6教学时数学时16教学内容信号分解为正交函数(学时)
4.11正交函数集,信号的正交分解傅里叶级数(学时)
4.21周期信号的分解,傅里叶级数的指数形式周期信号的频谱(学时)
4.32周期信号的频谱,周期信号的功率非周期信号的频谱(学时)
4.42傅里叶变换,奇异函数的傅里叶变换傅里叶变换的性质(学时)
4.54线性,奇偶性,对称性,尺度变换,时移特性,频移特性,卷积定理,时域微分和积分,频域微分和积分能量谱和功率谱(学时)
4.61信号能量谱和功率谱的计算周期信号的傅里叶变换(学时)
4.71正、余弦函数及一般周期函数的傅里叶变换系统的频域分析(学时)
4.8LTI2频率响应和无失真传输采样定理(学时)
4.92时域取样定理,频域取样定理第章连续系统的域分析5s教学要点.掌握拉普拉斯变换的定义及它的九条性质
1.掌握用部分分式展开法求拉普拉斯逆变换
2.重点掌握连续系统域分析和系统函数定义3LTI S,了解电路的域模型4S教学时数学时8教学内容拉普拉斯变换(学时)
5.12收敛域,单边拉普拉斯变换拉普拉斯变换的性质(学时)
5.24线性,尺度变换,时移特性,复频移特性,时域微分特性,时域积分特性,卷积定理,域微s分和积分,初值定理和终值定理拉普拉斯逆变换(学时)
5.31查表法,部分分式展开法复频域分析(学时)
5.41微分方程的变换解,系统函数,系统的域框图,电路的域框图s s第章系统函数6教学要点理解系统零,极点分布与时域响应,频域响应之间的定性关系L解系统的稳定性及稳定条件,掌握系统稳定性的判定
5.5教学时数学时4教学内容」系统函数与系统特性学时62系统函数的零点与极点,系统函数与时域、频域响应系统的因果性与稳定性学时
6.22系统的因果性,系统的稳定性及判定实验部分一基本要求通过上机仿真实验,能画出基本信号的波形,求出线性时不变连续系统的单位冲激响应,并画出系统的幅频曲线二实验项目总表序号实验项目名称学时数项目类别项目类型1MATLAB程序设计基础4基础必做2连续时间信号的分析4基础必做3连续时间系统的时域分析4基础必做4连续时间系统的频域分析6基础必做三实验项目内容及要求实验一程序设计基础实验目的MATLAB学习软件的基本使用方法;
1.MATLAB了解的数值计算、符号运算、可视化功能;
2.MATLAB程序设计及入门实验内容
3.MATLAB已知,为一向量,计算
1.+5cost+~+1在区间上对应的值,并画出波形0W/W
12.计算并绘制在0W/W6范围内的sin2t、sint2sint之波形实验二连续时间信号的分析实验目的学习使用产生基本的连续信号、绘制信号波形;
1.MATLAB实现信号的基本运算,为信号分析和系统设计奠定基础实验内容
2.阶跃信号£⑺的定义为
1.[1SO-0l
0.连续指数信号的产生指数信号的表达式为期二叱
2.连续正弦信号的产生连续正弦信号为3XO=Ksino Z+
0.连续矩形脉冲信号门信号的产生4门信号定义为rl|/|T/2=g1TL0KO连续周期矩形波方波信号的产生
5.连续抽样信号函数的产生
6.Sa函数的定义为Sa Sar=sinr/r1-1/3r已知一脉宽为的矩形信号火,利用分别画出移位
7.4f=v MATLAB其他-0击个单位的信号犬而=、反转后的信号、尺度变换后的信号火,“021-a a=l/
2.信号的相加已知丁力力兀,求8=2,/ir=smcoo6O=sin3a3Q=sin53o3o o=2y[-3,3],二%⑺七力⑺十方⑺切⑺,并画出各自的波形图MD实验三连续时间系统的时域分析实验目的加深对线性时不变系统中零状态响应概念的理解,掌握其求解方法;
1.MATLAB•加强对卷积运算的理解,验证卷积的一些重要性质;2求解给定连续系统的单位冲激响应和阶跃响应
3.实验内容「20Z4[102给定两个连续信号力⑺=,力⑺二,求
1.J J其他其他1010力⑺叫⑺,并画出对应的信号波形已知系统的微分方程为
2.⑺⑺⑺川-+3—2y-+3求该系统的单位冲激响应并画图,与理论求得的结果进行比较已知某系统的单位冲激响应为求当激励信号为八二£«-£-时,
3.h«=
0.8,*[€-er-8],4系统的零状态响应,并画出波形图实验四连续时间系统的频域分析实验目的理解周期信号的傅里叶分解,掌握傅里叶系数的计算方法;
1.理解和掌握非周期信号的傅里叶变换及其计算方法;
2.理解连续系统的频域分析原理和方法,掌握连续系统的频率响应求解方法,并画出相应的
3.幅频曲线实验内容求单边指数函数加尸⑺的傅里叶变换,画出其幅频特性图
1.e£求的傅里叶逆变换加
2.Fj3=l/l+32「1|/|D信号加=i与正弦信号相乘,观察信号的频谱搬移调制
3.coslOm其他-0求下列微分方程所描述系统的频率响应并画出其幅频响应曲线
4.Hj3,产⑺讨+⑺+5y+6y4/
三、参考书目、吴大正,信号与线性系统分析,高等教育出版社,年月第版
1200584、王吉林,纪正飕,信号与系统,国防工业出版社,年月第版
2201271、甘俊英,信号与系统,清华大学出版社,年月第版3201121本课程使用教具和现代教育技术的指导性意见鉴于本课程的特点,适应现代信息科学与技术发展的最新需要进行讲授。