信号与系统
分享
课程详情
课程评价
spContent=人类通过语言、文字、图像等信息理解和描述周围事物,并在此基础上实现与其它个体的交流与沟通。对于机器而言,交流与沟通如何进行?这离不开一系列信号与系统分析。湖南大学课程教学团队将带您走入这个魔幻的世界,领略信号与系统带给您的独特魅力。
—— 课程团队
课程概述


《信号与系统》是电子、电气、自动化、测控、计算机等相关专业的一门重要的专业基础课程,以高等数学、工程数学、线性代数、电路分析为先导课程,通过研究信号和线性非时变系统的基本理论和基本分析方法,使学生掌握最基本的信号变换理论,掌握线性非时变系统的分析方法,为通信、控制、信息处理等方面后续课程学习以及今后从事相关领域的工程技术和科学研究工作奠定坚实的理论基础。

本慕课是信号与系统的入门基础篇,主要讲述信号与系统的基本概念、信号与系统的时域、复频域及频域分析方法,知识点53个,视频总计时长约700分钟。每周发布4学时内容,共计学习8周。

湖南大学电气与信息工程学院信号与系统课程教学团队老中青相结合,团队有杰青和长江学者,有教学经验丰富的教授与讲师,有年轻有为的名校海归青年教师,教学中注重理论与实践的结合,擅长使用新型教学手段,深入浅出的阐述本课程的内容精髓。新的教学方法与手段,将带给你全新的学习体验与无与伦比的收获。



授课目标

1)掌握信号、系统的基本概念、基本运算、描述方法,掌握连续、离散时不变系统时域基本理论与方法,能建立系统时域数学模型并能通过模型求解系统响应、分析系统的特性;

2) 掌握连续、离散信号的复频域变换理论、性质和分析方法,能建立系统相应变换域数学模型并进行相关计算与分析;

3)掌握信号、系统的频域分析方法及理论,能对信号、系统进行频域分析及相关计算,联系实际应用理解其物理意义并能指导相关设计;



课程大纲


第一章 信号与系统基本概念

教学目的与要求:通过本章学习,学生应该掌握信号、系统的概念、描述、特性以及信号    

          的基本运算、典型信号特点。

教学重点:信号的分类和基本运算,阶跃函数和冲激函数的性质以及系统的描述与特性。

教学难点:信号的基本运算、冲激函数的性质和系统的框图表示。

教学内容:信号分类、信号的基本运算、阶跃函数(序列)和冲激函数(序列)等典型信  

          号表示与特点、系统的描述以及系统的特性和分析方法。

第二章 系统的时域分析

教学目的与要求:通过本章学习,学生应该掌握卷积、卷积和的定义与性质,线性时不变

         (LTI)连续与离散系统的时域分析方法。

教学重点:LTI连续、离散系统的冲激响应、阶跃响应和一般响应、卷积积分定义与性

          质、卷积和的定义与性质。

教学难点:LTI系统的零输入与零状态响应、卷积积分和序列卷积和的求解。

教学内容:微分方程、差分方程的经典解、0-与0+值计算、零输入响应与零状态响应、系

          统全响应、冲激响应和阶跃响应、卷积积分定义与性质以及求解、序列卷积和  

          定义与性质。

 

第三章 信号的拉普拉斯变换与Z变换

教学目的与要求:通过本章学习,学生应该掌握拉普拉斯变换的定义、性质、计算方法,   

          Z变换的定义、性质、计算方法,了解信号变换域分析特点与意义。

教学重点:拉普拉斯变换的收敛域与性质,拉普拉斯逆变换,双边、单边Z变换;Z变换

          的ROC,ROC的特征;Z变换的性质;常用信号的Z变换;

教学难点:拉普拉斯变换与Z变换及其逆变换的求解,系统函数的求解及LTI系统的复频

          域响应。

教学内容:拉普拉斯变换的定义、收敛域与性质,拉普拉斯逆变换的查表法和部分分式展

          开方法, Z变换的定义、收敛域、性质及其逆变换;信号变换域分析特点。

第四章、系统的变换域分析

教学目的与要求:通过本章学习,学生应该掌握连续、离散系统变换域分析方法与理论,  

          能对LTI系统进行建模与分析。

教学重点:连续系统的S域框图、系统函数及LTI系统的复频域分析,离散LTI系统的Z

          域模型,系统函数及系统分析。

教学难点:连续、离散系统的系统函数及系统响应求解与分析;

教学内容:连续、离散系统函数定义; 电路的S域模型;时域系统框图—复频域系统(s

          域或Z域)框图; 由系统框图求系统函数;连续、离散系统的复频域分析及

          响应;系统特性;系统因果性与稳定性;系统结构。

第五章 信号的频域分析

教学目的与要求:通过本章学习,学生应该掌握傅里叶变换的定义与性质、序列的傅里叶

          分析、周期信号和非周期信号的频谱及特点。

教学重点:傅里叶变换的性质与求解,周期信号和非周期信号的频谱分析,能量谱和功率

          谱的计算,序列的傅里叶分析。

教学难点:傅里叶变换的求解,周期信号和非周期信号的频谱分析及特点,能量谱和功率

          谱的计算。

教学内容:信号分解为正交函数、傅里叶级数、周期信号的频谱、非周期信号的频谱、傅

          里叶变换的性质、能量谱和功率谱、周期信号的傅里叶变换、取样定理、序列

          的傅里叶分析、信号时域特点及关系。

 

第六章 系统的频域分析

教学目的与要求:通过本章学习,学生应该掌握系统的频率特性概念并能对系统进行频域

          分析,理解抽样定理及应用。

教学重点:连续与离散系统的频域分析、无失真传输系统与理想滤波器;抽样定理及应用

教学难点:频率响应求解及系统分析;无失真传输条件;理想低通滤波器的响应,抽样定

          理。

教学内容:连续系统的频率响应函数,频率响应求法及系统频域分析,无失真传输 系统,

          理想低通滤波器,抽样定理。

 

教学日历

教学时间

教学内容

视频时长

时长/周

1周

4/11-10/11

绪论

5分08秒

84分45秒

1.1信号的定义及分类

9分29秒

1.2 几种典型信号

5分03秒

1.3 冲激信号与阶跃信号

13分43秒

1.4 信号的运算

12分32秒

1.5系统的描述

13分59秒

1.6系统的分类

18分22秒

2.1 时域系统描述

19分29秒

2周

11/11-17/11

2.2 微分方程经典解

15分14秒

84分48秒

2.3 0-到0+的问题

14分03秒

2.4 零输入响应与零状态响应

18分52秒

2.5冲激响应与阶跃响应

14分06秒

2.6 卷积定义

12分49秒

2.7 卷积积分图解法

9分45秒

3周

18/11-24/11

2.8 卷积积分性质

20分49秒

87分37秒

2.9 离散系统求解

19分18秒

2.10 单位序列响应与阶跃响应

8分37秒

2.11 卷积和的定义与计算

18分52秒

2.12  卷积和的图解法与性质

11分57秒

3.1 拉斯变换的定义

8分04秒

4周

25/11-1/12

3.2 拉斯变换的性质

22分52秒

84分01秒

3.3 拉斯逆变换

15分52秒

3.4 z变换的定义

8分05秒

3.5 z变换的收敛域

9分07秒

3.6 变换的性质

15分55秒

3.2 拉斯变换的性质

22分52秒

3.6 逆z变换

12分10秒

5周

2/12-8/12

4.1 连续系统的复频域模型

8分35 秒

90分01秒

4.2 连续系统的复频域分析

11分 07秒

4.3 离散系统的z域模型

6分56秒

4.4 离散系统的z域分析

14分01秒

4.5 系统函数与系统特性

11分08秒

4.6 系统因果性与稳定性

8分25秒

5.1信号的正交分解

10分41秒

5.2周期连续信号的傅里叶级数

19分08秒

6周

9/12-15/12

5.3 波形对称性与谐波特性关系

12分09秒

90分52秒

5.4 频谱概念以及图形描述

12分06秒

5.5 周期信号频谱特点及带宽

16分27秒

5.6 典型周期信号的频谱

11分06秒

5.7傅里叶变换的定义

16分43秒

5.8傅里叶变换的性质(一)

11分08秒

5.8傅里叶变换的性质(二)

12分13秒

7周

16/12-22/12

5.8傅里叶变换的性质(三)

15分35秒

91分55秒

5.9 常用非周期信号的傅里叶变换

18分31秒

5.10 周期信号的傅里叶变换

13分29秒

5.11 傅里叶逆变换

10分12秒

5.12能量谱与功率谱

10分43秒

5.13 周期序列的离散傅里叶级数

11分56秒

5.14 非周期序列的离散时间傅里叶变换

11分29秒

8周

23/12-29/12

5.15 离散傅里叶变换

10分56秒

78分48秒

6.1 续系统的频率响应

9分05秒

6.2 频域响应求法及系统频域分析

12分10秒

6.3 无失真传输系统

15分38秒

6.4 理想低通滤波器

14分19秒

6.5 采样定理

14分40秒

 

预备知识

高等数学、工程数学、线性代数、电路

证书要求

本课程的评分标准要求如下:

1.课程的总成绩为100分;总评成绩打到60分至79分为合格,可获得合

  格证书;总评成 绩打到80分至100分为优秀,可获得优秀证书。

2.单元测试/单元作业占总成绩的30%;课堂讨论占总成绩的10%,参与课

  堂讨论2次及以上着此项可获得满分;期中与期末考试占总成绩的60%

参考资料

[1] 吴大正编,信号与线性系统分析(第4版), 高等出版社,2004

[2] 郑君里等著,信号与系统(2),高等教育出版社, 2000

[3] 管致中等编著,信号与线性系统 (4).高等教育出版社,2004

[4]  ALAN  V.OPPENHEIM,信号与系统 (2) ,电子工业出版社,2002

[5] 王松林、张永瑞、郭宝龙、李小平,信号与线性系统分析 (4) 教学指导书,

    高等教育出版社,2005

[6] 潘建寿等,信号与系统(第1版),清华大学出版社,2007

[7] 陈后金等,信号与系统(第2版),北京交通大学出版社,2006

常见问题


Q: 数学基础不好,能学好这门课吗?

A:《信号与系统》这门课用到的是最基础的数学知识,如微积分计算用到的是常

   见的指数函数的微积分。数学基础不好没关系,课程中用到哪个数学知识点,

   适当复习相应知识点即可。

 

Q: 学习这门课程,需要注意些什么?

A: 注意理解各种变换、方法的物理意义,不要将这门课程沦为数学课程。

 

Q: 学习这门课程有什么作用?

A: 信号与系统问题无处不在,掌握了信号处理与系统分析与综合的方法,可对

   通信、电力、工业控制、航空航天、生物医 学工程、化学过程控制和语音处

   理等领域的信号与系统进行分析与处理。