spContent=智能化时代扑面而来,电子信息知识与能力是你梦想起航的开端。信号与系统分析基础是应用型院校电子信息类专业基础课程,通过确定性信号以及线性时不变系统的时域分析与变换域分析,建立信号分解和系统响应的物理概念和工程概念,助力便捷掌握信号与系统的基本理论,尽快融入信息时代大潮。
智能化时代扑面而来,电子信息知识与能力是你梦想起航的开端。信号与系统分析基础是应用型院校电子信息类专业基础课程,通过确定性信号以及线性时不变系统的时域分析与变换域分析,建立信号分解和系统响应的物理概念和工程概念,助力便捷掌握信号与系统的基本理论,尽快融入信息时代大潮。
—— 课程团队
课程概述
信号与系统课程是通信工程专业本科生的学科大类必修课程。本课程主要讨论确定性信号和线性时不变系统的基本原理和基本分析方法,包括连续时间信号与系统的时域、变换域表示和特性,信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析,傅里叶变换和拉普拉斯变换的数学概念、物理概念和工程概念等,重点建立信号表示与系统描述的基本概念。简要介绍信号与系统的基本理论在通信系统中的应用。
课程内容包括信号与系统的基础知识、连续时间系统的时域分析、连续时间信号的频率特性分析、连续时间系统的复频域分析、傅里叶变换的应用共五章内容。 课程的知识点围绕信号描述与分析、系统描述与分析两部分进行组织,强调了知识点之间的内在联系和对应关系,有机地串联了课程的教学内容,让学生能够更好地把握住课程的主要脉络。在教学内容上,结合学科应用开展案例教学,将信号与系统课程的基本理论应用于信号识别与分析,拓展学生的视野,激发学生的学习兴趣。
欢迎和我们一起走进《信号与系统》,开启未来梦想的新篇。
授课目标
本课程主要讨论确定性信号的时域和变换域分析,线性时不变系统的描述与特性,以及信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析。本课程的教学目标是使学生初步掌握与应用信号与系统分析的基本概念、基本规律和基本分析计算方法,掌握Fourier变换、Laplace变换的数学概念、物理意义和工程概念。本课程的教学任务注重工程问题中有关信号分析、处理和系统分析,培养学生提出问题与解决问题的能力,增强学生的适应能力和创新能力,满足高等教育改革对综合素质培养、能力培养、加强基础、拓宽专业的需要。
成绩 要求
总评成绩采用加权计算方式,平时成绩由考勤情况、课后作业、实验成绩和平时阶段测验四项加权计算得出。成绩计算公式如下:
总评成绩=平时成绩(50%)+ 期末考试成绩(50%)
平时成绩=考勤(20%)+ 作业(20%)+ 实验成绩(20%)+平时阶段测验(40%)
课程大纲
信号与系统的基础知识
课时目标:1. 能了解信号与系统课程的目的和意义。2. 能了解系统数学模型的涵义及系统分析方法。3. 能描述确定性信号和线性时不变系统的基本概念。4. 能总结阶跃信号、冲激信号、线性时不变系统等的性质。5. 能记住课程的学习要求与考核方式。
1.1 信号的基本描述方法、分类及其基本运算。
1.2 系统的基本概念和描述方法。
1.3 系统模型及其分类。
1.4 线性非时变系统的概念。
连续时间系统的时域分析
课时目标:1. 能了解从物理模型建立连续时间系统数学模型的方法。2. 能由LTI连续时间系统电路模型建立微分方程并利用经典法求解。3. 能描述自然响应、受迫响应、零输入响应、零状态响应、冲激响应和卷积积分的基本概念。4. 能总结阶跃信号、冲激信号、线性时不变系统、卷积积分等的性质。5. 能总结系统零状态响应求解方法。6. 能利用卷积积分分析实际系统。
2.1 LTI连续时间系统由电路模型建立微分方程的方法及其经典解法。
2.2 自然响应、受迫响应、零输入响应、零状态响应、冲激响应。
2.3 卷积积分的概念及其性质。
连续时间信号的频率特性分析
课时目标:1. 能描述实信号频谱的概念。2. 能概括信号频谱的特性。3. 能列出周期信号的傅里叶级数展开式。4. 能总结傅里叶变换及其基本性质。5. 能界定周期信号和抽样信号的傅里叶变换。6. 能记住抽样定理,并利用抽样定理解决数字通信系统中的实际应用。
3.1 周期信号的傅里叶级数展开。
3.2 傅里叶变换及其基本性质。
3.3 周期信号和抽样信号的傅里叶变换。
3.4 抽样定理。
连续时间系统的S域分析
课时目标:1. 能描述单边拉普拉斯变换的定义。2. 能概括单边拉普拉斯变换的基本性质。3. 能记住用部分分式展开法求解拉普拉斯逆变换的方法。4. 能总结系统的拉普拉斯变换分析方法。5. 能认识系统函数的定义与分类。6. 能使用系统函数零极点位置与冲激响应波形特征的关系分析一阶系统的频响特性。7. 能概括全通函数与最小相移函数的零、极点分布特点。8. 能界定系统稳定性的概念。9. 能描述系统的框图与流图。10. 能使用本章的知识设计出稳定、临界稳定和不稳定的LTI连续时间系统模型(微分方程、系统框图)11. 能区别拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。
4.1 单边拉普拉斯变换的定义及其基本性质。
4.2 拉普拉斯反变换的计算方法(部分分式分解法)。
4.3 系统的拉普拉斯变换分析方法。
4.4 系统函数。
4.5 系统函数的零极点的概念及其应用。
4.6 全通函数与最小相移函数的零、极点分布。
4.7 系统稳定性。
4.8 系统的框图与流图描述。
4.9 拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。
傅里叶变换的应用
课时目标:1. 能描述系统的频域传输函数的概念。2. 能概括系统对信号响应的频域分析方法。3. 能认识系统延时、失真、因果等概念。4. 能界定线性系统的无失真传输条件。5. 能总结理想低通滤波器特性。
5.1 系统对信号响应的频域分析方法。
5.2 系统的频域传输函数的概念。
5.3 线性系统的无失真传输。
5.4 理想低通滤波器。
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预备知识
本课程的预修课程为《高等数学》、《线性代数》和《电路分析基础》等。本课程涉及的数学内容主要包括:微分、积分、微分方程、差分方程、级数、线性代数等方面的知识,在运用这些数学工具时,着重解决工程问题,加强物理概念的解释、赋予物理意义;所涉及的电路分析基础内容是对物理概念进一步提升,在《电路分析基础》课程中主要从电路分析的角度研究问题,本课程则以系统分析的观点进行研究。
参考资料
(一)必备教材
1.《信号与系统》,郑君里等编著,高等教育出版社,2011年第3版(2012年11月重印)
(二)参考资料
1.《信号与线性系统分析》,吴大正编著,高等教育出版社,2010年第4版。
2.《信号与系统》,(美)奥本海姆等编著,刘树棠译,西安交通大学出版社,2011年。
3.《信号与系统》(第3版),陈后金等编著,北京交通大学出版社,2017年5月。
4. 中国大学MOOC平台信号与系统课程,北京交通大学陈后金等主讲, https://www.icourse163.org/ course/NJTU-359003