spContent=本课程是哈尔滨工业大学（深圳）电子与信息工程学院设立的电子信息类本科专业核心基础课程。本课程视频由朱旭教授、顾术实副教授录制，用于《信号与系统》课程的课前预习。请同学们观看预习视频，并在雨课堂上进行预习题作答。
本课程是哈尔滨工业大学（深圳）电子与信息工程学院设立的电子信息类本科专业核心基础课程。本课程视频由朱旭教授、顾术实副教授录制，用于《信号与系统》课程的课前预习。请同学们观看预习视频，并在雨课堂上进行预习题作答。
—— 课程团队
课程概述
本课程是电子信息类本科专业的核心专业基础课程。通过本课程的学习，使学生熟练掌握信号与系统的基本概念和时域、频域、复频域等分析法，贯彻理论实践并行的育人理念，在核心价值引领下培养“新工科”学生分析和解决实际物理问题的能力，培养学生用数学方法分析和解决工程问题的能力，为学习通信原理、移动通信等后续课程奠定必要的理论基础。提高学生的国家意识和科学素养，激发学生从事相关科技行业、将个人发展与国家需要相结合的使命感。
授课目标
本课程是广泛覆盖电子信息类本科专业的专业核心基础课程，是衔接先修数学课与后续专业课的桥梁。
总体目标：结合本校“创建中国特色世界一流大学”的办学定位，面向新一代信息通信行业，积极培养具有扎实通信工程理论和知识、德才兼备的卓越“新工科”复合型创新人才。
通过本课程的学习，使学生熟练掌握信号与系统的基本概念，系统的时域、频域、复频域分析法，系统的状态变量分析法等基本理论和方法，培养学生利用数学分析和解决工程问题的能力，提高学生的国家意识和科学素养，激发学生从事相关科技行业、将个人发展与国家需要相结合的使命感，为学习通信原理、移动通信等后续课程奠定必要的理论基础。
课程具体目标阐述如下。
知识目标：学生掌握信号与系统的基本概念和特性，利用时域、频域、复频域、状态变量等基本分析方法对线性时不变系统进行分析处理，能分析现代通信等系统的数学模型，会计算系统的时频特性。
能力目标：使学生充分具备输入输出法的数学建模能力、时频联合的系统分析能力、通信系统的设计能力和仪器使用及创新能力，从行业应用需求出发，能设计简单系统，具备解决复杂工程问题的实践能力。
素养目标：了解电子通信领域的历史发展脉络、名人事迹和前沿动态，培养家国情怀、科学精神、行业使命感，具备终身学习、分享协作的品格素养。
成绩 要求
为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
课程大纲
信号与系统的基本概念
课时目标：知识与技能目标：了解信号的概念，系统的概念，电信号的概念，信号与系统的基本模型，信号与系统的关系；了解信号的分类，掌握典型信号的函数表达式；掌握信号的运算；熟练掌握奇异信号及其性质；掌握信号的分解（阶跃函数分解，冲激函数分解，正交分解）；了解正交函数集；了解系统的分类；了解系统的线性、时不变性、因果性。过程与方法目标：判别连续时间信号的周期；灵活运用奇异信号的性质求解信号的计算；掌握信号的分解算法，尤其是冲激信号的分解方法，掌握正交函数分解，熟练掌握系统特性的判断。
1.1 信号的分类
1.2 典型信号
1.3 信号的运算
1.4 奇异信号
1.5 信号的分解
1.6 系统特性的判断：线性、时不变性、因果性
连续时间系统的时域分析
课时目标：知识与技能目标：理解连续时间系统的数学模型；理解电路系统建立微分方程的基本原则；掌握时域经典法求解微分方程；熟练掌握冲激函数匹配法求解跳变值；深入理解零输入响应和零状态响应；理解冲激响应和阶跃响应；熟练掌握卷积的概念、计算和性质；熟练掌握时域系统模拟框图的画法。过程与方法目标：理解建立数学模型对系统分析的作用；理解线性常系数微分方程的求解思路，体会卷积求解算法的优势；深入掌握卷积计算的原则，加深对卷积抽象概念的理解。
2.1 连续时间系统的数学模型——微分方程
2.2 时域经典法求解微分方程
2.3 冲激函数匹配法
2.4 零输入响应与零状态响应
2.5 冲激响应和阶跃响应
2.6 卷积
2.7 时域模拟框图
傅里叶变换
课时目标：知识与技能目标：掌握周期函数的傅里叶级数分析；掌握波形对称性与谐波特性的关系；理解吉布斯现象；掌握典型周期信号的傅里叶级数表达式；掌握周期信号频谱图的特点；理解非周期函数的傅里叶变换；深入理解频谱密度函数的定义；理解傅里叶变换与傅里叶级数的对应关系；熟悉掌握典型非周期函数的傅里叶变换对；熟练掌握傅里叶变换的基本性质；熟练掌握卷积定理；掌握周期函数的傅里叶变换，周期函数的频谱特点；掌握抽样的概念，抽样信号的频谱特点；掌握抽样定理。过程与方法目标：掌握周期信号的傅里叶级数分析与傅里叶变换分析的区别；掌握非周期信号（单脉冲信号）的傅里叶变换分析；掌握复指数信号（三角信号）通过LTI系统的频域分析法；掌握抽样定理与抽样信号频谱的综合运用。
3.1 周期信号的傅里叶级数展开
3.2 波形对称性与谐波特性的关系
3.3 吉布斯现象
3.4 典型周期信号的傅里叶级数
3.5 非周期信号的傅里叶变换
3.6 典型非周期信号的傅里叶变换
3.7 傅里叶变换的基本性质
3.8 卷积定理
3.9 周期信号的傅里叶变换
3.10 抽样信号的傅里叶变换
3.11 抽样定理
拉普拉斯变换
课时目标：知识与技能目标：掌握拉普拉斯变换的定义与收敛域；重点掌握单边拉普拉斯变换的定义与基本性质；熟练掌握拉普拉斯逆变换的计算方法；熟悉用拉普拉斯变换分析电路网络；重点掌握系统函数H(s)的概念；掌握利用系统函数分析系统时域、频域特性的分析方法；理解全通函数和最小相移函数；理解系统的稳定性概念和确定稳定性时域频域条件；理解双边拉普拉斯变换的定义和收敛域；理解傅里叶变换和拉普拉斯变换的关系。过程与方法目标：熟练掌握拉普拉斯逆变换的部分分式展开计算方法；熟练掌握利用拉普拉斯变换求解微分方程和分析电路网络；熟练掌握利用系统函数分析LTI系统的时域特性、频域特性以及稳定性，会画s域系统模拟框图。
4.1 拉普拉斯变换的定义
4.2 拉普拉斯变换的收敛域
4.3 典型信号的单边拉普拉斯变换
4.4 拉普拉斯变换的基本性质
4.5 拉普拉斯逆变换
4.6 拉普拉斯变换求解微分方程
4.7 s域元件等效模型
4.8 系统函数H(s)
4.9 全通函数和最小相移函数
4.10 系统函数判断因果性和稳定性
4.11 双边拉普拉斯变换
傅里叶变换的应用——滤波、调制、抽样
课时目标：知识与技能目标：掌握频域系统函数的概念；熟悉无失真传输的定义、频域条件和时域条件；掌握理想低通滤波器的时域特性和频域特性；了解系统的物理可实现性；了解信号调制和解调的基本原理；掌握从抽样信号恢复连续时间信号的基本方法；了解频分复用与时分复用的基本概念。过程与方法目标：基本掌握利用频域系统函数分析系统特性和求解系统响应的方法，并与拉氏变换进行对比；熟练掌握理想低通滤波器的应用方法，综合运用调制、滤波、抽样的系统功能，完成一个系统的频谱分析。
5.1 频域系统函数
5.2 无失真传输
5.3 理想低通滤波器
5.4 系统的物理可实现性、佩利—维纳准则
5.5 调制与解调
5.6 任意信号通过理想低通滤波器
5.7 从抽样信号恢复连续时间信号
5.8 频分复用（FDM）与时分复用（TDM）
信号的矢量空间分析
课时目标：自学
6.2 信号矢量空间的基本概念
6.3 信号的正交函数分解
6.4 完备正交函数集、帕塞瓦尔定理
6.5 沃尔什函数
6.6 相关
6.7 能量谱与功率谱
离散时间系统的时域分析
课时目标：知识与技能目标：掌握离散时间信号和离散时间系统的概念；掌握常用的典型序列表示方法；掌握序列的运算；熟练掌握离散时间系统的数学模型——差分方程的建立和求解；掌握单位样值响应的概念；掌握离散卷积的概念，计算和性质；过程与方法目标：能够熟练求解常系数差分方程，掌握时域经典法、离散卷积法；明确差分方程与微分方程的关系，利用迭代特性求解初始条件；掌握零输入响应、零状态响应、单位样值响应的求解方法，利用LTI系统的性质；掌握离散时间系统时域模拟框图的画法；熟练计算离散卷积，灵活运用离散卷积的性质。
7.1 典型序列
7.2 序列的运算
7.3 离散时间系统的数学模型——差分方程
7.4 时域经典法求解差分方程
7.5 零输入、零状态法求解差分方程
7.6 单位样值响应
7.7 离散卷积（卷积和）
z变换、离散时间系统的z域分析
课时目标：知识与技能目标：掌握z变换的定义与收敛域；掌握典型序列的z变换；掌握逆z变换的概念；熟练掌握z变换的基本性质；理解z平面与s平面的映射关系；理解z变换求解差分方程；掌握z域系统函数H(z)；掌握离散时间傅里叶变换的定义；掌握离散时间系统的频率响应。过程与方法目标：熟练掌握拟z变换的分式展开计算方法；灵活运用z变换的位移性求解差分方程；综合运用系统函数，与差分方程、z域模拟框图、零极图、完全响应建立联系；深入理解z平面与s平面的映射关系，利用z平面几何分析法分析离散时间系统的时域特性和频域特性。
8.1 z变换的定义
8.2 典型序列的z变换
8.3 z变换的收敛域
8.4 逆z变换
8.5 z变换的基本性质
8.6 z平面与s平面的映射
8.7 z变换求解差分方程
8.8 系统函数H(z)
8.9 系统函数判断因果性和稳定性
8.10 离散时间傅里叶变换DTFT
8.11 离散时间系统的频率响应
8.12 数字滤波器
反馈系统
课时目标：知识与技能目标：掌握信号流图的概念；过程与方法目标：掌握信号流图的化简方法；
系统的状态变量分析
课时目标：知识与技能目标：掌握状态变量、状态矢量、状态方程的概念；熟练掌握建立连续时间系统和离散时间系统的状态方程；了解状态方程的求解方法；了解系统可控性和可观测性的判别方法。过程与方法目标：掌握梅森公式；理解状态变量分析法的原理，与输入输出法进行对比；掌握利用电路图建立状态方程和输出方程；掌握利用系统函数画信号流图，进而建立状态方程和输出方程；熟练掌握状态方程和输出方程的标准形式；基本了状态方程的时域求解和变换域求解方法。
12.1 状态变量和状态方程
12.2 状态方程的建立
12.3 连续时间系统的状态方程求解
12.4 离散时间系统的状态方程求解
12.5 状态矢量的线性变换
12.6 系统的可控性和可观察性
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预备知识
参考资料
主要教材：
郑君里,信号与系统（第三版）（上册）,高等教育出版社,2011,ISBN: 9787040315196
郑君里,信号与系统（第三版）（下册）,高等教育出版社,2011,ISBN: 9787040315189
参考书：
奥本海姆等，刘树棠译，信号与系统 (第二版)，电子工业出版社,2012，ISBN: 9787121194276
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