信号与系统_课程教学大纲.doc

南方医科大学 第 6 页 共 6 页 课程教学大纲课程编号开课学院生物医学工程开课系电子技术系课程名称中 文信号与系统课程类别/性质专基/核心课英 文Signals and Systems执笔人杨丰课程学时总学时理论课习题课实验课课堂讨论上机实习课程设计7254800101.有 2. 无课程简介：本课程是电子信息工程、生物医学工程、计算机科学与技术等学科专业本科生必选的一门主干专业基础课程，具有较强的理论性与技术性。本课程主要讨论确定性信号的时域和频域分析，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。通过本课程的学习，使学生牢固掌握信号与系统的时域、变换域分析的基本原理和基本方法，理解傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换的数学概念、物理概念与工程概念，掌握利用信号与系统的基本理论与方法分析和解决实际问题的基本方法，为进一步学习数字信号处理、信号检测与处理、通信原理等课程奠定理论基础。先修课程、能力和知识结构要求：本课程的先修课程是高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、电路分析基础等。本课程要求学生具备较好的数学基础和基本的电路知识。本课程的后续课程主要有数字信号处理、信号检测与处理、通信原理、自动控制原理等。课程结构说明： 课程结构和学时分配如下图所示：序号内容理论课习题课实验课上机实习课堂讨论课外作业1信号与系统分析导论22信号的时域分析5113系统的时域分析9114周期信号的频域分析615非周期信号的频域分析5116系统的频域分析7127连续信号与系统的复频域分析8228离散信号与系统的Z域分析6229系统的状态变量分析6总学时7254810 课程知识结构说明：本课程在所选的教材基础上选用了第1章至第9章作为讲课内容。第1章 信号与系统分析导论 (理论2学时)1.1 信号的描述及分类；1.2 系统的描述及分类1.3 信号与系统分析概述。第2章 信号的时域分析(理论5学时，习题课1学时，上机实习1学时) 2.1 连续时间信号的时域描述；2.2 离散时间信号的时域描述；2.3 连续时间信号的基本运算；2.4 离散时间信号的基本运算；2.5 确定信号的时域分解。 第3章 系统的时域分析(理论9学时，习题1学时，上机实习1学时)3.1 线性时不变系统的描述及特点；3.2 连续时间LTI系统的响应； 3.3 连续系统的冲激响应；3.4 卷积积分；3.5 离散时间系统的响应；3.6 离散系统的单位脉冲响应3.7 序列卷积和；3.8 冲激响应表示的系统特性。 第4章 周期信号的频域分析(理论6学时)4.1 连续时间信号的Fourier级数；4.2 连续时间Fourier级数的基本性质；4.3 连续周期信号的频谱分析；4.4 离散Fourier级数。第5章 非周期信号的频域分析(理论5学时，习题课1学时，上机实习1学时)5.1 连续非周期信号的频谱；5.2 常见连续信号的频域分析；5.3 连续时间Fourier变换的性质；5.4 离散时间Fourier变换；5.5 离散时间Fourier变换的主要性质。第6章 系统的频域分析(理论7学时，习题课1学时，上机实习2学时) 6.1 连续非周期信号通过系统响应的频域分析； 6.2 连续周期信号通过系统响应的频域分析； 6.3 无失真传输系统与理想滤波器； 6.4 时域抽样与抽样定理； 6.5 离散系统的频域分析第7章 连续时间信号与系统的复频域分析(理论8学时，习题课2学时，上机实习2学时) 7.1 连续时间信号的复频域分析； 7.2 连续时间系统响应的复频域分析； 7.3 连续时间系统函数与系统特性； 7.4 连续系统的模拟。第8章 离散时间信号与系统的z域分析(理论6学时，习题课2学时，上机实习2学时)8.1 离散时间信号的z域分析；8.2 离散时间系统响应的z域分析；8.3 离散时间系统函数与系统特性；8.4 离散时间系统的模拟。第9章 系统的状态变量分析(理论6学时) 9.1 连续时间系统状态方程的建立； 9.2 连续时间系统状态方程的求解； 9.3 离散时间系统的状态方程； 9.4 离散时间系统状态方程的求解。上机实习内容与学时数上机实习主要在计算机上用MATLAB语言进行仿真，以加深对课堂所学知识的理解。上机实习内容、要求及学时分配如下表所示：序号上机实习名称上机实习内容学时实验一信号与系统时域分析信号的表示及运算;连续系统零状态响应、冲激响应的求解；离散系统零状态响应、单位脉冲响应、离散序列卷积的求解;2实验二信号的频域分析离散周期序列的DFS及其逆过程；非周期信号的频谱及能量谱2实验三系统的频域分析LTI系统的频率特性和输出响应。2实验四连续时间信号与系统的复频域分析部分分式展开；零极点分析和Laplace正、反变换。2实验五离散时间信号与系统的Z域分析Z域部分分式展开、零极点分析和Z正、反变换。2课程考核形式与要求：成绩评定：平时成绩（作业、上机实习）占总成绩20%；期终考试占总成绩80%。考核形式：停课、闭卷考试考试的侧重点、大致分数分配：考试内容侧重于基本概念、基本内容及其知识的综合应用。序号课程的构成部分大致分数分配（%）1信号与系统分析导论52信号的时域分析10 3系统的时域分析154周期信号的频域分析105非周期信号的频域分析106系统的频域分析157连续信号与系统的复频域分析158离散信号与系统的Z域分析159系统的状态变量分析5总计100课程教授方法说明：在课程教学方法上，将课堂教学、多媒体课件有机地结合起来，充分利用多媒体教学手段提高教学效率。强调分析方法多样性和启发式教学，调动学生的主动性和参与性。在课堂教学中，在宏观上引导学生对课程内容的整体把握，在掌握课程基本内容和基本方法的基础上，使学生能够触类旁通；在微观上启发学生能够从数学概念、物理概念及工程概念去分析问题、解决问题。课程教学中的重点与难点如下：第1章 重点：信号的分类及其特点，系统的分类;难点：系统的分类。第2章 重点：普通信号及奇异信号，信号的基本运算;难点：奇异信号，信号的基本运算。第3章 重点：LTI系统的零输入响应，LTI系统的零状态响应，连续信号的卷积，离散序列的卷积和;点：LTI系统的零状态响应，连续LTI系统的冲激响应，信号的卷积。第4章 重点：指数形式的Fourier级数，周期信号的频谱分析，离散信号的Fourier级数（DFS）。教学难点：周期信号的频谱分析，离散信号的Fourier级数（DFS）。第5章 重点：连续Fourier变换的性质，离散Fourier变换（DTFT）；难点：连续Fourier变换的性质，离散Fourier变换（DTFT）。第6章 重点：Fourier逆变换的求取方法，信号的无失真传输与滤波，抽样与抽样定理；难点：信号的无失真传输与滤波，抽样与抽样定理。第7章 重点：Laplace变换及逆变换，Laplace变换的性质，连续系统响应的复频域求解；难点：Laplace变换及逆变换，Laplace变换的性质。第8章 重点：Z变换及逆Z变换，Z变换的性质，离散系统响应的Z域求解；难点：Z变换及逆Z变换，Z变换的性质。第9章 重点：状态变量及状态方程的概论，系统状态方程的求解；难点：系统状态方程的求解。课程能力培养说明：要求学生树立从不同的域（时域、频域）来观察信号的特点，尤其是要了解周期信号的频谱特点；掌握线性时不变系统的不同分析方法（时域法、频域法、z 域法、s 域法、状态变量法）；通过一定数量的习题练习加深对各种分析方法的理解与掌握。本课程是电子信息类专业的一门重要的技术基础课，是研究系统分析的基本理论课程。它的任务是研究线性非时变系统的基本理论和基本分析方法，为进一步学习通信、控制、数字信号处理、信息处理等后续课程奠定基础。本课程理论严密，逻辑性强，在培养学生的辩证抽象思维能力和严肃认真的科学作风，树立理论联系实际的科学观点和提高学生分析问题解决问题的能力、培养学生的创新意识以及加强基本技能训练等方面起着重要的作用。先修主要课程高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、电路分析基础、MATLAB原理与应用。使用教材陈后金、胡键、薛键编著，信号与系统(第2版)，清华大学出版社/北京交通大学出版社，2005年。参考书目文献 郑君里，应启珩，杨为理，信号与系统(第2版)，高等教育出版社，2005年。A.V.Oppenheim(奥本海姆)著，