信号重点.34025906.doc

一课程性质、目的和任务 “信号与系统”是电气与电子信息类各专业本科生继“电路”或“电路分析基础”课 程之后必修的重要主干课程。该课程主要研究确知信号的特性，线性时不变系统的特性，信号通过线性时不变系统的基本分析方法，信号与系统分析方法在某些重要工程领域的应用，以及数字信号处理的基础知识。通过本课程的学习，使学生掌握信号分析、线性系统分析及数字信号处理的基本理论与分析方法，并对这些理论与方法在工程中的某些应用有初步了解。为适应信息科学与技术的飞速发展及在相关专业领域的深入学习打下坚实的基础。同时，通过习题和实验，学生应在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。 该课程是学习现代通信原理、自动控制理论等后续课程所必备的基础。 二教学基本要求 通过本课程的学习，在掌握连续时间信号与系统和离散时间信号与系统分析以及数字信号处理的基本理论和方法方面应达到以下基本要求： 1. 掌握信号与系统的基本概念，信号与系统的描述方法，基本信号的特性，系统的一般性质，系统的互联，增量线性系统的等效方法。 2. 掌握信号分解的基本思想及信号在时域、频域和变换域进行分解的基本理论及描述方法。通过对连续时间傅立叶级数、连续时间傅立叶变换、离散时间傅立叶级数、离散时间傅立叶变换、拉普拉斯变换和 Z 变换的学习，掌握信号在频域和变换域的描述及信号时域特性与频域和变换域特性的关系。 3. 掌握在时域将信号分解成单位冲激或单位脉冲信号的线性组合的思想与方法；学会在时域利用卷积和与卷积积分解决 LTI 系统分析的问题。 4. 在以特征函数为基底分解信号的基础上，掌握在频域和变换域分析 LTI 系统的方法，及系统在时域、频域和变换域的描述方法。了解典型系统的时域特性和频率特性。会用恰当的方法解决 LTI 系统分析的问题。 5. 通过学习信号与系统分析方法在滤波及通信领域的某些应用，具备应用信号与系统分析的理论和方法解决工程实际问题的初步能力。 6. 通过对信号在时域抽样和频域抽样，掌握连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号之间的内在联系。 7. 掌握数字信号处理的基本理论， DFT 及其快速算法。 三教学内容及要求 绪论 教学内容： 信号的概念，信号的分类；系统的概念，系统的分类；信号分析，系统分析，信号与系统分析的应用领域。 基本要求： 掌握信号与系统的基本概念与分类，信号分析与系统分析的概貌，明确本课程研究的对象及本课程的性质、目的和任务。 信号与系统 教学内容： 信号的描述，信号的自变量变换，常用的基本信号；奇异函数；系统的描述，系统的互联；系统的性质，增量线性系统。 基本要求： 掌握信号与系统的描述方法；信号自变量变换对信号的影响；任意信号的奇偶分解；常用基本信号的特性，离散时间复指数信号与正弦信号的周期性；系统互联的基本方法；系统的性质；增量线性系统的描述与等效方法。 信号与系统的时域分析 教学内容： 信号的时域分解，用 (t) 表示连续时间信号，用 (n) 表示离散时间信号；卷积积分，卷积的图解计算，卷积的性质；卷积和，卷积和的计算及性质； LTI 系统的性质，系统的单位阶跃响应； LTI 系统的微分、差分方程描述， LTI 系统的方框图描述。 基本要求： 掌握信号分解的基本思想；连续时间信号与离散时间信号在时域进行分解的方法及其描述；对 LTI 系统在时域通过卷积积分或卷积和求得系统响应的基本原理；卷积积分与卷积和的计算方法及其性质； LTI 系统的性质与单位冲激响应或单位脉冲响应的关系；单位阶跃响应与单位冲激响应或单位脉冲响应的关系；用线性常系数微分或差分方程描述 LTI 系统的条件， LTI 系统的直接型结构。 连续时间信号与系统的频域分析 教学内容： 连续时间 LTI 系统的特征函数；周期信号与连续时间傅立叶级数，周期性矩形脉冲信号的频谱，非周期信号与连续时间傅立叶变换，常用信号的傅立叶变换，傅立叶级数与傅立叶变换的收敛；周期信号的傅立叶变换；连续时间傅立叶变换的性质； LTI 系统的频域分析，理想低通滤波器；幅度调制、 DSB 调制与同步解调， AM 调制与包络解调，频分复用， PAM 调制与时分复用；连续时间信号的时域抽样；频域抽样。 基本要求： 掌握复指数信号是一切 LTI 系统的特征函数的概念，及以特征函数为基底对信号进行分解的基本思想方法；周期信号分解为傅立叶级数的方法，傅立叶级数系数的确定，频谱的概念；周期性矩形脉冲信号频谱的特征；非周期信号的频域描述 连续时间傅立叶变换，信号带宽的概念， Gibbs 现象；常用信号的傅立叶变换；傅立叶级数与傅立叶变换的收敛条件；周期信号的傅立叶变换表示；傅立叶变换的性质； LTI 系统的频域分析方法；系统频率响应的概念及信号不失真传输的条件；理想低通滤波器的频域和时域特性；幅度调制中信号频谱的变化，同步解调与包络解调的方法，频分复用的基本原理， PAM 调制的原理及解调方法，时分复用的基本原理；时域抽样的基本概念，抽样定理，从样本通过内插恢复信号的基本原理与过程，欠抽样造成的频谱混叠现象；频域抽样的分析方法及其与时域抽样的对偶关系。 离散时间信号与系统的频域分析 教学内容： 离散时间 LTI 系统的特征函数；离散时间傅立叶级数，周期性矩形脉冲序列的频谱， DFS 的收敛；离散时间傅立叶变换，常用信号的离散时间傅立叶变换；周期信号的离散时间傅立叶变换；离散时间傅立叶变换的性质； DFT ， DFT 与频域抽样的关系； DFT 的性质； DFT 应用中的几个具体问题； FFT 及其快速算法；离散时间 LTI 系统的频域分析，系统的频率响应， IIR 系统与 FIR 系统。 基本要求： 掌握复指数信号是一切 LTI 系统的特征函数的概念，及以特征函数为基底对信号进行分解的基本思想方法；周期序列分解为离散时间傅立叶级数的方法，离散时间傅立叶级数与连续时间傅立叶级数的区别，傅立叶级数系数的确定；周期性矩形脉冲序列频谱的特征， DFS 的收敛性；非周期序列的频域描述 离散时间傅立叶变换，常用信号的频谱；周期信号的离散时间傅立叶变换表示； DTFT 的性质；离散傅立叶变换（ DFT ）， DFT 与 DFS 的关系， DFT 与 DTFT 的关系， DFT 与频域抽样的关系； DFT 的性质； DFT 应用中的具体问题； FFT 的基本思想，按时间抽取和按频率抽取 FFT 算法的基本特征及流程， IDFT 的快速算法；离散时间 LTI 系统的频域分析方法，系统频率响应的概念； IIR 系统与 FIR 系统的基本特征。 拉普拉斯变换 教学内容： 双边拉普拉斯变换；拉普拉斯变换的 ROC ，收敛域的特征；拉普拉斯变换的性质；常用信号的拉普拉斯变换；拉普拉斯反变换； LTI 系统的复频域分析；单边拉普拉斯变换；利用单边拉普拉斯变换分析增量线性系统。 基本要求： 掌握双边拉普拉斯变换的定义， ROC 的概念及其重要性，拉普拉斯变换与傅立叶变换的关系，拉普拉斯变换的零极点图表示方法；各类信号拉普拉斯变换收敛域的基本特征；拉普拉斯变换的性质；常用信号的拉普拉斯变换；通过部分分式展开和常用变换对求取拉普拉斯反变换的方法； LTI 系统的复频域分析方法；单边拉普拉斯变换与双边拉普拉斯变换的关系，单边拉普拉斯变换的性质，利用单边拉普拉斯变换分析增量线性系统的方法。 Z 变换 教学内容： 双边 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； Z 反变换；离散时间 LTI 系统的 Z 域分析；单边 Z 变换；利用单边 Z 变换分析增量线性系统。 基本要求： 掌握双边 Z 变换的定义， Z 变换与拉氏变换的关系，与 DTFT 的关系及其与 DFT 的关系； Z 变换 ROC 的概念及其重要性， Z 变换的零极点图表示方法，各类信号 Z 变换收敛域的基本特征； Z 变换的性质；常用信号的 Z 变换； Z 反变换的幂级数展开法和部分分式展开法；离散时间 LTI 系统的 Z 域分析方法；单边 Z 变换与双边 Z 变换的关系，单边 Z 变换的性质，利用单边 Z 变换分析增量线性系统的方法。 系统函数 教学内容： 系统函数； 系统的级联与并联结构；系统函数零极点分布对时域特性的影响；系统函数零极点分布对频率特性的影响； Bode 图；一阶与二阶系统。 基本要求： 掌握系统函数的概念及其在描述 LTI 系统中的重要性；系统的级联型与并联型结构；系统函数零极点分布对系统时域特性的影响，从零极点图分析系统频率特性的方法；一阶和二阶 Bode 图的作法；一阶系统和二阶系统的分析方法，并一般了解一阶与二阶系统的时域和频域特性。 四实践环节 学生在本课程学习阶段，配合教学进度应该完成以下规定的教学实验： 实验一 、信号的频谱分析（ 2 学时） 实验二、抽样（ 2 学时） 实验三、 LTI 系统的特性（ 2 学时） 实验四、系统仿真（ 2 学时） 五课内学时分配 章节 内 容 参考学时 1 绪论