信号与线性系统课程教学大纲.doc

信号与线性系统课程教学大纲课程代码：0806303016课程名称：信号与线性系统英文名称：Signals and Linear Systems总 学 时：56 讲课学时：50 实验学时：6学分：3.5适用对象：测控技术与仪器专业先修课程：高等数学、大学物理、电路原理一、课程性质、目的和任务本课程是测控技术与仪器专业的一门重要的专业必修课程。它系统地阐述了从事信号处理工作所必备的基础理论，是进一步学习数字信号处理、DSP等课程的前期课程。目的是使学生对信号、系统的概念和基本特点有较深入的认识，掌握信号与系统的时域、变换域分析的基本原理和方法，旨在提高学生的理论素质，培养学生应用所学知识去分析问题、解决问题的能力。二、教学基本要求学完该课程后，学生应该达到如下要求：1 掌握信号与系统的分类、线性时不变系统的特点及常用信号函数及其运算。2 掌握连续时间系统的时域分析方法。3 掌握傅立叶变换及其性质。4 掌握拉氏变换、连续时间系统的s域分析。5 了解滤波、调制与抽样的概念和方法。6 熟悉离散系统的时域分析方法。7 了解系统的状态变量分析方法。三、教学内容及要求 （一）绪论1 信号与系统2 信号的描述、分类与典型示例3 信号的运算4 信号的时域分解5 阶跃响应与冲激响应6 系统模型及其分类、 系统分析方法教学要求：掌握常用基本信号的时域描述方法、特点与性质，并会应用这些性质；了解信号的时域分解、变换、运算的原理与方法，并会求解；了解系统的定义与分类；掌握线性时不变因果系统的定义与性质，并会应用这些性质，为后续内容学习打下基础。(二) 连续时间系统的时域分析。1 微分方程的建立与求解2 系统的零输入响应和零状态响应3 冲激响应与阶跃响应4 卷积5 卷积的性质6 用算子符号表示微分方程教学要求：熟悉建立描述系统激励与响应关系的微分方程的建立方法，深刻理解系统的特征方程、特征根的意义，并会求解；深刻理解系统全响应的三种分解方式：零输入响应与零状态响应；自由响应与强迫响应；瞬态响应与稳态响应；能够根据微分方程的特征根与已知的系统初始条件，求系统的响应；深刻理解系统单位冲激响应；深刻理解卷积积分的定义、运算规律及主要性质，会求卷积积分；能够应用卷积积分方法求线性时不变系统的零状态响应；了解应用算子符号表示微分方程的方法。（三） 傅立叶变换1 引言2 周期信号的傅立叶级数分析3 典型周期信号的傅立叶级数4 傅立叶变换5 典型非周期信号的傅立叶变换6 冲激函数和阶跃函数的傅立叶变换7 傅立叶变换的基本性质8 卷积特性9 抽样信号的傅立叶变换10抽样定理教学要求：掌握周期信号的傅立叶级数、非周期及周期信号傅立叶变换的定义，熟悉傅立叶变换的基本性质，理解非周期、周期信号频谱的特点；了解求解非周期、周期信号的频谱、频谱密度及画频谱图的方法；掌握信号正反傅立叶变换的求解方法；理解和掌握抽样信号的傅立叶变换、抽样定理及应用。（四） 拉氏变换、连续时间系统的s域分析1引言2拉氏变换的定义、收敛域3拉氏变换的性质4拉氏逆变换5拉氏变换法分析电路、s域元件模型；6系统函数7由系统函数零、极点分布决定时域特性8由系统函数零、极点分布决定频域特性9线性系统的稳定性；10拉氏变换与傅立叶变换的关系；教学要求：掌握拉普拉斯变换的定义式，收敛域及基本性质；会根据拉普拉斯的定义式及基本性质，求一些常用信号的拉普拉斯变换；掌握拉氏逆变换的定义，能够应用部分方式法求一些像函数的拉普拉斯变换；熟悉S域中电路KCL，KVL的表示形式及电路元件的伏安关系；能够根据时域电路模型正确的画出S域电路模型；能够应用单边拉普拉斯变换与S域电路模型，求线性是不变的响应，包括全响应，零输入响应，零状态响应，以及冲激响应与阶跃响应；掌握线性系统稳定性的判别方法；理解拉氏变换与傅立叶变换的关系。（五） 滤波、调制与抽样1利用系统函数H(jw)求响应2无失真传输3理想低通滤波器4系统的物理可实现性5调制与解调教学要求：掌握频域系统函数H（w）的定义，物理意义、求法与应用，并会求解；掌握信号无失真传输的条件；掌握理想低通滤波器的定义、传输特性；了解系统的物理可实现性及调制与解调的含义。（六） 离散系统的时域分析1离散时间信号2离散系统的数学模型3常系数线性差分方程的求解4离散时间系统的单位样值响应5卷积和解卷积教学要求：掌握离散信号的定义与时域特性，能够应用不同方法表示离散信号；初步学会建立离散系统的数学模型差分方程；掌握求离散系统的响应包括全响应，零输入响应，零状态响应，以及冲激响应与阶跃响应的方法；了解卷积和和解卷积的求解方法。（七） 系统的状态变量分析1引言2连续时间系统状态方程的建立3连续时间系统状态方程的求解4离散时间系统状态方程的建立5离散时间系统状态方程的求解6状态矢量的线性变换 教学要求：理解状态变量分析法和输入输出法的区别及其特点；掌握连续时间系统状态方程的建立及求解方法；了解离散时间系统状态方程的建立及求解方法；了解状态矢量的线性变换方法；了解连续时间系统由状态方程判断系统稳定性的方法。四、实践环节实验安排在课程内开设，开设3个实验：1 信号及其运算：熟悉常用信号的产生方法及信号的尺度变换、翻转、平移、微分、积分等运算 （验证性实验） 2学时 2 时域分析：熟悉连续时间系统的零状态响应、冲激响应、阶跃响应的求解方法；熟悉卷积的计算 （验证性实验） 2学时 3 频域分析：熟悉周期信号、非周期信号的频域分析方法；熟悉系统的频率特性分析方法及连续时间系统的s域分析方法 (设计性实验) 2学时五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于40题。六、教学方法与手段本课程采用板书方式进行课堂教学。七、各教学环节学时分配章节（或内容）讲课习题课讨论课实验上机其它合计绪论62连续时间系统的时域分析62傅立叶变换122拉氏变换、连续时间系统的s域分析6滤波、调制与抽样6离散系统的时域分析6系统的状态变量分析8合计50656八、考核方式 本课程为考试课程，期末考试为闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩（占10%）、实验成绩（占20%）和期末考试成绩（占70%）三部分构成，平时成绩根据出勤、作业、课堂测验、学习主动性等进行评价。九、推荐教材和教学参考书教 材：信号与系统，郑君里编著，高等教育出版社，2002年。参考书：信号与系统实验教程，张昱等编著，人民邮电出版社 2005年。信号与系统，管治中主编，高等教育出版社，2004年。信号与线性系统分析，吴大正编，高等教育出版社，2001年。大纲制订人：温秀兰大纲审定人：陈 桂制订日期：2010年6月信号与线性系统课程实验教学大纲一、实验教学目标与基本要求通过实验使学生掌握信号与线性系统的基本理论、性质和方法以及在工程实际中的基本应用，培养学生理论与实践相结合的能力。要求了解信号处理的基本操作及信号的产生方法；熟悉常用信号的产生方法及信号的尺度变换、翻转、平移、微分、积分等运算；在掌握系统时域分析方法的基础上，通过实验熟悉连续时间系统的零状态响应、冲激响应、阶跃响应的求解方法，熟悉卷积的计算方法；在掌握系统频域分析方法的基础上，熟悉周期信号、非周期信号的频域分析方法；熟悉系统的频率特性分析方法及连续时间系统的s域分析方法，掌握零极点与频响的关系，验证零极点与系统稳定性的关系。二、本实验课程的基本理论与实验技术知识本实验属专业基础实验课，在实验过程中，注意掌握信号与系统的基本理论、基本知识和基本方法，将所学理论知识应用到解决工程实际问题中。三、实验方法、特点与基本要求在熟悉Matlab及其信号处理工具箱的基础上，通过实验掌握常用信号的产生方法及信号的尺度变换、翻转、平移、微分、积分等运算；通过实验进一步掌握连续时间系统的零状态响应、冲激响应、阶跃响应的求解方法；通过实验进一步熟悉周期信号、非周期信号的频域分析方法；熟悉系统的频率特性分析方法及连续时间系统的s域分析方法；验证系统稳定性判别方法的正确性。四、实验主要仪器设备装有Matlab软件的计算机。五、实验项目的设置与内容提要序号实验项目内 容 提 要实验学时实验类型每组人数实验要求1信号及其运算熟悉常用信号的产生方法及信号的尺度变换、翻转、平移、微分、积分等运算2验证2必做2时域分析熟悉连续时间系统的零状态响应、冲激响应、阶跃响应的求解方法；熟悉卷积的计算2验证2必做3频域分析熟悉周期信号、非周期信号的频域分析方法；熟悉系统的频率特性分析方法及连续时间系统的s域分析方法2设计2必做六、实验报告要求每次实验提交实验报告。实验报告由实验