《信号与系统》课程教学大纲

《信号与系统》教学大纲课程英文名SignalandSystem课程代码03M0005学分3.5总学时56理论学时56实验/实践学时0课程类别学科基础课课程性质限选先修课程高等数学、电路分析基础、复变函数、线性代数适用专业电子信息工程开课学院信息工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程是电子信息工程专业的一门重要的学科基础选修课。本课程以高等数学的函数极限概念、微分求导知识、定积分和不定积分、级数概念以及微分方程求解知识；线性代数的向量空间概念、矩阵的基本运算知识；电路分析基础中的电路基本定理知识为基础。以通信系统和控制系统的基本问题为主要背景，研究信号经系统传输或处理的一般规律。主要讨论确定性信号经线性时不变系统传输处理的基本理论，从时域分析到变换域分析，从连续时间系统到离散时间系统，从系统的输人、输出描述法到状态空间描述法，着重介绍基本概念和基本分析方法。通过本课程的学习，学生掌握“信号”与“系统”的基本概念、基本理论和基本分析方法，提高学生的分析问题和解决问题的能力，培养学生严谨的科学作风和抽象思维能力、分析计算能力、总结归纳能力，为后续的数字信号处理、随机信号处理、现代信号处理与应用、数字图像处理等课程的学习打下良好的基础。通过本课程的学习，学生能够描述电子信息工程领域复杂工程问题的数学与自然科学的基本概念，能够建立电子信息领域复杂工程问题的数学或物理模型，能够通过合适的途径获取信息资源，且能够有效评估及利用信息资源。（二）课程目标1.掌握信号的描述方法、信号的分类及常用信号的表示及其特征；掌握系统的基本概念和描述方法；掌握信号的频谱概念及其特性；掌握系统函数的概念及物理意义。2.能够应用数学、电路原理、计算机等方面知识建立基本物理系统的数学模型，并给予微分方程或差分方程表述，进而进行时域响应求解。3.理解实信号频谱特点，具备针对信号采样要求，分解周期性信号傅里叶级数及非周期信号频谱的能力。4.理解系统频率响应概念，能够建立系统函数，并进行变换域（频域、复频域、z域）分析，具备求解系统响应和判断系统稳定性能力，培养多视角看待、分析、解决问题的能力。二、课程目标达成的途径与方法主要以课堂教学为主，结合课外作业和期末考试。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1.1毕业要求1.2毕业要求2.1毕业要求2.2毕业要求2.3课程目标1H(0.2)课程目标2H(0.2)课程目标3H(0.2)课程目标4H(0.2)H(0.2)四、课程主要内容与基本要求1、绪论掌握信号的描述方法、信号的分类及常用信号的表示及其特征，重点掌握单位阶跃信号、单位冲激信号、抽样信号的表示和性质。掌握系统的基本概念和描述方法，掌握线性非时变系统的概念；掌握线性系统和非线性系统、时变系统和时不变系统、因果系统和非因果系统、稳定系统和不稳定系统的判别方法。2、连续时间系统的时域分析了解微分方程的建立方法及常系数线性微分方程的经典解法，掌握自由响应与强迫响应，暂态响应与稳态响应，零输入响应与零状态响应的概念及求解方法；掌握冲激响应和阶跃响应的定义，理解冲激响应的物理意义；熟练掌握卷积的定义、卷积的性质和卷积的求解方法。3、傅里叶变换掌握周期信号的三角形式和指数形式的傅里叶级数，掌握傅里叶变换的定义及其基本性质；掌握信号的频谱概念及其特性；掌握信号采样的基本理论；了解实信号频谱的特点；通过这一章的学习可以使学生掌握信号获取及信号频域分析的基本原理。4、拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析掌握单边拉普拉斯变换的定义和性质；掌握用部分分式展开法求拉氏逆变换。掌握用拉氏变换法分析系统；掌握系统函数的概念及物理意义，掌握系统函数的求解方法；掌握利用系统函数的零、极点分布分析系统的时域特性和频响特性；掌握系统的稳定性判别方法；掌握系统的框图与流图描述。5、傅里叶变换应用于通信系统—滤波、调制与抽样掌握系统频域传输函数的概念；掌握无失真传输的条件，了解系统延时、失真、因果等概念；掌握理想低通滤波器的特性；了解佩利-维纳准则；理解调制在无线电通信系统中的必要性和多路复用的基本概念。7、离散时间系统的时域分析掌握连续信号的理想取样模型及取样定理；掌握典型的离散时间信号的表示和特性，掌握离散时间信号的运算，熟练掌握常用基本序列的卷积和、卷积的性质和求卷积的方法；掌握离散时间系统的概念和特性，掌握离散时间系统的差分方程描述、系统的单位样值响应，系统零输入响应和零状态响应的求解方法。8、z变换、离散时间系统的z域分析掌握z变换的定义、收敛域及基本性质，掌握逆z变换的计算方法（长除法和部分分式展开法）；掌握离散时间系统响应的z变换分析方法，掌握离散时间系统的系统函数的概念、系统零极点的概念及应用，掌握系统的稳定性概念及稳定性的判别方法；掌握离散时间系统的时域和z域框图与流图描述形式；掌握离散时间信号的傅里叶变换和系统的频率响应。五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标1绪论6完成常用信号表示与性质、系统判别等方面的作业课程目标12连续时间系统的时域分析6完成冲激响应和阶跃响应、卷积等方面的作业课程目标23傅里叶变换10完成傅里叶级数、傅里叶变换、信号频谱、采样定理等方面的作业课程目标1课程目标34拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析10完成拉普拉斯变换、拉普拉斯逆变换、系统函数、s域分析、系统稳定性判别等方面的作业课程目标1课程目标45傅里叶变换应用于通信系统—滤波、调制与抽样6完成无失真传输、理想低通滤波器方面的作业课程目标1课程目标37离散时间系统的时域分析6完成离散时间信号的表示与性质、离散时间系统、卷积和、单位样值响应等方面的作业课程目标28z变换、离散时间系统的z域分析12完成z变换、逆z变换、z域分析、系统函数、系统稳定性判别等方面的作业课程目标2课程目标4六、实践环节及基本要求无七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含阶段性测试、作业测试批改成绩、作业批改成绩30%期末考核闭卷卷面成绩70%考核类别考试成绩登记方式百分制八、课程目标达成度评价方法课程目标权重成绩评定课程目标1过程考核0.3过程考核A10期末考试0.7期末考试B10目标达成度1=（0.3*A1+0.7*B1）/（0.3*A10+0.7B10）课程目标2过程考核0.3过程考核A20期末考试0.7期末考试B20目标达成度2=（0.3*A2+0.7*B2）/（0.3*A20+0.7*B20）课程目标3过程考核0.3过程考核A30期末考试0.7期末考试B30目标达成度3=（0.3*A3+0.7*B3）/（0.3*A30+0.7*B30）课程目标4过程考核0.3过程考核A40期末考试0.7期末考试B40目标达成度4=（0.3*A4+0.7*B4）/（0.3*A40+0.7*B40）九、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：