(2021年整理)《信号与系统》本科专业教学大纲

1、信号与系统本科专业教学大纲信号与系统本科专业教学大纲 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（信号与系统本科专业教学大纲）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为信号与系统本科专业教学大纲的全部内容。and performance test copies of the record. if necessary

2、, review should be carried out; 4) for spring hangers (included simple spring, hangers and constant support hangers) it should also be recognized as setting and locking of loads. 5) check the surface quality, folded layering and without cracks, rust and other defects. 5) after completion of the test

3、 and control drawing number one by one, by series baled. color alloy steel parts, the parts marking installation location and rotation about the direction you want. 7.3.14. hangers installation 7.3.14.1 hanger layout a. a clear design of hanger should be installed strictly in accordance with the dra

4、wings and designs shall not be installed wrong, missing, etc. b. own arrangement of piping support and hanger set and selection should be based on comprehensive analysis of general layout of piping systems; cold installation of steam pipe with particular attention reserved for compensation of therma

5、l expansion displacement and orientation. c. support systems should be rational to withstand pipe loads, static load and incidental load; reasonable piping displacement; guaranteed under various conditions, stress are within the allowed range. strength, stiffness, and meet requirements to prevent vi

6、bration and soothing water, without affecting the adjacent equipment maintenance and other piping installation and expansion. d. equipment connected to the interface to meet pipeline thrust (torque) limit requirements; increase the stability of piping systems to prevent pipeline . tube wall thicknes

7、s (mm) 2-3 4-6 7-10 weld form no slope mouth weld strengthening height h (mm) 1-1.5 1.5-2 weld width b (mm) 5-6 7-6 has slope mouth weld strengthening height h (mm) 1.5-2 2 weld width b (mm) cover had each edge slope mouth about 2 mm argon arc welding weld strengthening surface height and width tube

8、 wall thickness (mm) 2-3 3-4 5-6 weld form weld strengthening height h (mm) 1-1 .5 1.5-2 2-2.5 width b (mm)11信号与系统课程教学大纲课程编号： （可暂缺）课程名称： 信号与系统 英文名称： signal and system课程类型: 专业选修课 必修 总 学 时：48 学分：2.5 理论课学时：28 实验学时：20适用对象：生物医学工程专业、医学影像技术专业本科学生一、课程性质和地位 信号与系统是研究与系统理论得基本概念和基本分析方法。初步认识如何建立信号与系统得数学模型，从时间域到变

9、换域，从连续到离散，从输入输出到状态空间描述，以通信和控制工程作为主要应用背景,注重实例分析，经适当的数学分析求解，对所得结果给以物理解释,赋予物理意义。信号与系统与其他工程类学科有着密切的联系，本课程的先修课为医用高等数学、电路分析基础,它必须在具备高等数学知识的基础上,才能学好信号与系统课程。它是专业选修课中的必修课，为学生学习后续课程及从事临床或研究工作奠定了基础。因此，信号与系统是生物医学工程专业、医学影像技术专业课各学科的奠基石。生物医学工程专业、医学影像技术专业学生对本门课程的掌握程度直接影响到后续课程基础知识的学习及影像实践和医学研究.二、教学环节及教学方法和手段 信号与系统的教

10、学环节包括课堂讲授、实验、考试等方式。其中课堂讲授是通过教师对指定教材部分章节的讲解,结合多媒体课件对板书和仪器结构给予图示以及启发式、案例式、双语式等教学方法的应用,加强对学生抽象与逻辑思维能力的培养,强调理论与实践相结合的讲授，从而提高学生分析问题、解决问题的能力，达到学生能掌握基本知识和基础理论的目的。实验是教师在实验室里指导学生通过观察、对物理量的测量和对实验结果的分析，培养学生的动手能力，使学生加深对基本理论和定律的理解与掌握,逐步提高观察、分析实验现象和总结实验规律的能力。考试是检验教学效果的有效手段，分理论考试和实验考试两种。理论考试是指学期末本学科的结业考试，是对医学生学完医学

11、物理学的总体测试。三、教学内容及要求 第一章 绪论第一节 信号与系统第二节 信号的描述、分类和典型示例第三节 信号的运算第四节 阶跃信号与冲激信号第五节 信号的分解第六节 系统模型及其分类第七节 线性时不变系统第八节 系统分析方法【掌握】信号与系统的数学模型，能正确区分信号与系统的类型;画出给定信号的波形;掌握信号的运算：包括信号相加、信号的微积分、波形变换、信号的分解;熟悉线性时不变、因果系统的判断。了解系统分析方法。 第二章 连续时间系统的时域分析第一节 系统数学模型(微分方程)的建立第二节 用时域经典法求解微分方程第三节 起始点的跳变从0到0状态的转换第四节 零输入响应与零状态响应第五节

12、 冲激响应与阶跃响应第六节 卷积【掌握】系统数学模型(微分方程)、单位冲击响应或单位样值响应的含义；掌握卷积的性质及几何意义、卷积的运算；掌握响应的分类并利用卷积求解线性系统的响应。第三章 傅里叶变换第一节 周期信号的傅里叶级数分析第二节 典型周期信号的傅里叶级数第三节 傅里叶变换第四节 典型非周期信号的傅里叶变换第五节 冲激函数和阶跃函数的傅里叶变换第六节 傅里叶变换的基本性质第七节 卷积特性(卷积定理)第八节 周期信号的傅里叶变换第九节 抽样信号的傅里叶变换第十节 抽样定理【掌握】信号在正交函数集中的表示方法；熟悉傅里叶级数的展开方法，掌握an，bn及an的求解方法；掌握傅里叶变换的性质，

13、熟练应用傅里叶变换的性质求解正、反傅里叶变换;掌握以下基本概念:信号频谱、信号带宽、滤波器、无失真传输条件、信号通过线性系统的延时.第四章 拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析第一节 拉普拉斯变换的定义、收敛域 第二节 拉氏变换的基本性质 第三节 拉普拉斯逆变换 第四节 用拉普拉斯变换法分析电路、s域元件模型 第五节 系统函数(网络函数)h(s） 第六节 由系统函数零、极点分布决定时域特性 第七节 由系统函数零、极点分布决定频响特性 第八节 线性系统的稳定性 第九节 拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系【掌握】拉氏变换的性质，熟悉应用拉氏变换的性质计算正、反拉氏变换；熟练求解线性系统的系统函数h(s

14、)，了解h（s）的含义；由h（s)的零极点画出频率特性；掌握由系统的数学模型画出系统模拟图（级联、并联、串联模拟图)；了解利用拉氏变换求解系统响应；熟悉系统稳定性的判断。第五章 傅里叶变换应用于通信系统-滤波、调制与抽样第一节 利用系统函数h（jco)求响应第二节 无失真传输第三节 理想低通滤波器第四节 系统的物理可实现性、佩利一维纳准则第五节 利用希尔伯特变换研究系统函数的约束特性第六节 调制与解调第七节 带通滤波系统的运用第八节 对当代电信网络的初步认识【掌握】系统函数h（jco）、理想低通滤波器、系统的调制与解调，熟悉带通滤波系统的运用，了解对当代电信网络的初步认识.第六章 信号的矢量空

15、问分析 第一节 信号矢量空间的基本概念第二节 信号的正交函数分解第三节 沃尔什函数第四节 相关第五节 能量谱和功率谱第六节 信号通过线性系统的自相关函数、能量谱和功率谱分析第七节 匹配滤波器【掌握】信号矢量空间的基本概念、正交函数分解及沃尔什函数，了解能量谱和功率谱、匹配滤波器，熟悉信号通过线性系统的自相关函数、能量谱和功率谱分析.第七章 离散时间系统的时域分析第一节 离散时间信号-序列第二节 离散时间系统的数学模型第三节 常系数线性差分方程的求解【掌握】离散时间信号的序列、系统的数学模型及线性差分方程的求解。第八章 系统的状态变量分析第一节 反馈系统的初步概念第二节 信号流图第三节 连续时间

16、系统状态方程的建立第四节 连续时间系统状态方程的求解第五节 离散时间系统状态方程的建立第六节 离散时间系统状态方程的求解第七节 系统的可控制性与可观测性【掌握】状态方程的矩阵表达式及各系数矩阵的含义；掌握微分方程、差分方程、系统函数及模拟图建立状态方程及输出方程。四、实验部分实验名称一 信号与系统的时域分析项目性质 验证性实验实验目的 1熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的matlab函数。2掌握连续时间和离散时间信号的matlab产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的matlab编程。3. 牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握lti系统的卷积表

17、达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质。4. 掌握利用matlab计算卷积的编程方法，并利用所编写的matlab程序验证卷积的常用基本性质。实验原理 信号一般都是随某一个或某几个独立变量的变化而变化的，这些信号都是随时间的变化而变化的，还有一些信号，例如在研究地球结构时，地下某处的密度就是随着海拔高度的变化而变化的。一幅图片中的每一个象素点的位置取决于两个坐标轴,即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独立变量。 在信号与系统课程中,我们只关注这种只有一个独立变量的信号，并且把这个独立变量统称为时间变量，不管这个独立变量是否是时间变量。 在自然界中,大多数信号的时间变量都

18、是连续变化的,因此这种信号被称为连续时间信号或模拟信号，例如前面提到的温度、压力和声音信号就是连续时间信号的例子.但是，还有一些信号的独立时间变量是离散变化的，这种信号称为离散时间信号。前面提到的股票市场的日收盘指数，由于相邻两个交易日的日收盘指数相隔24小时，这意味着日收盘指数的时间变量是不连续的，因此日收盘指数是离散时间信号。 而系统则用于对信号进行运算或处理，或者从信号中提取有用的信息，或者滤出信号中某些无用的成分，如滤波，从而产生人们所希望的新的信号。系统通常是由若干部件或单元组成的一个整体.系统可分为很多不同的类型，例如，根据系统所处理的信号的不同，系统可分为连续时间系统和离散时间系

19、统,根据系统所具有的不同性质，系统又可分为因果系统和非因果系统、稳定系统和不稳定系统、线性系统和非线性系统、时变系统和时不变系统等等。 然而,在信号与系统和数字信号处理中，我们所分析的系统只是所谓的线性时不变系统,这种系统同时满足两个重要的基本性质，那就是线性性和时不变性，通常称为线性时不变(lti）系统。1.信号的时域表示方法。2.用matlab仿真连续时间信号和离散时间信号.3.lti系统的时域描述。实验时数 5学时实验要求1修改程序program1_1，将dt改为0。2，再执行该程序，保存图形,看看所得图形的效果如何？2修改程序program1_1，并以q1_2为文件名存盘，产生实指数信

20、号x（t)=e-2t. 要求在图形中加上网格线，并使用函数axis（)控制图形的时间范围在02秒之间。然后执行该程序，保存所的图形.3. 修改程序program1_1,并以q1_3为文件名存盘，使之能够仿真从键盘上任意输入的一个连续时间信号，并利用该程序仿真信号x（t)=e2t.4. 将实验原理中所给的单位冲激信号和单位阶跃信号的函数文件在matlab文件编辑器中编写好，并分别以文件名delta和u存入work文件夹中以便于使用。思考题： 1完整书写你所编写的全部matlab程序。实验名称二 连续时间信号的频域分析项目性质 验证性实验实验目的 1掌握连续时间周期信号的傅里叶级数的物理意义和分析

21、方法2观察截短傅里叶级数而产生的“gibbs现象，了解其特点以及产生的原因。3。 掌握连续时间傅里叶变换的分析方法及其物理意义4. 掌握各种典型的连续时间非周期信号的频谱特征以及傅里叶变换的主要性质5。 学习掌握利用matlab语言编写计算ctfs、ctft和dtft的仿真程序，并能利用这些程序对一些典型信号进行频谱分析,验证ctft、dtft的若干重要性质。实验原理 连续时间周期信号的傅里叶级数ctfs分析任何一个周期为t1的正弦周期信号，只要满足狄利克利条件，就可以展开成傅里叶级数。其中三角傅里叶级数为: 2。1或: 2.2其中，称为信号的基本频率（fundamental frequenc

22、y），分别是信号的直流分量、余弦分量幅度和正弦分量幅度，为合并同频率项之后各正弦谐波分量的幅度和初相位，它们都是频率的函数，绘制出它们与之间的图像，称为信号的频谱图（简称“频谱”），图像为幅度谱,图像为相位谱.三角形式傅里叶级数表明，如果一个周期信号x(t），满足狄里克利条件，那么，它就可以被看作是由很多不同频率的互为谐波关系的正弦信号所组成，其中每一个不同频率的正弦信号称为正弦谐波分量，其幅度为.也可以反过来理解三角傅里叶级数：用无限多个正弦谐波分量可以合成一个任意的非正弦周期信号。指数形式的傅里叶级数为： 2.3其中，为指数形式的傅里叶级数的系数，按如下公式计算： 2.4指数形式的傅里叶级

23、数告诉我们,如果一个周期信号x(t），满足狄里克利条件，那么，它就可以被看作是由很多不同频率的互为谐波关系（harmonically related）的周期复指数信号所组成，其中每一个不同频率的周期复指数信号称为基本频率分量,其复幅度（complex amplitude）为。这里“复幅度（complex amplitude)”指的是通常是复数。上面的傅里叶级数的合成式说明，我们可以用无穷多个不同频率的周期复指数信号来合成任意一个周期信号。然而，用计算机(或任何其它设备）合成一个周期信号，显然不可能做到用无限多个谐波来合成，只能取这些有限个谐波分量来近似合成。假设谐波项数为n，则上面的和成式为：

24、 2。5显然，n越大，所选项数越多，有限项级数合成的结果越逼近原信号x（t）.本实验可以比较直观地了解傅里叶级数的物理意义，并观察到级数中各频率分量对波形的影响包括“gibbs”现象:即信号在不连续点附近存在一个幅度大约为9的过冲,且所选谐波次数越多，过冲点越向不连续点靠近。这一现象在观察周期矩形波信号和周期锯齿波信号时可以看得很清楚。实验时数 5学时实验要求1编写程序q2_1,绘制下面的信号的波形图。2给程序program2_1增加适当的语句,并以q2_2存盘，使之能够计算例题21中的周期方波信号的傅里叶级数的系数，并绘制出信号的幅度谱和相位谱的谱线图。3. 反复执行程序program2_2

25、,每次执行该程序时,输入不同的n值，并观察所合成的周期方波信号。4。 仿照程序program2_1,编写程序q2_5，以计算x1(t）的傅里叶级数的系数.思考题： 1周期信号的傅里叶级数的物理意义是什么?实验名称三 连续时间lti系统的频域分析项目性质 验证性实验实验目的 1掌握系统频率响应特性的概念及其物理意义。2掌握系统频率响应特性的计算方法和特性曲线的绘制方法，理解具有不同频率响应特性的滤波器对信号的滤波作用。3. 学习和掌握幅度特性、相位特性以及群延时的物理意义。4。 掌握用matlab语言进行系统频响特性分析的方法.实验原理 从信号频谱的观点看,信号是由无穷多个不同频率的正弦信号的加

26、权和（weighted sum）所组成。正如刚才所述,信号经过lti系统传输与处理时，系统将会对信号中的所有频率分量造成幅度和相位上的不同影响。从相位上来看，系统对各个频率分量造成一定的相位移(phase shifting），相位移实际上就是延时（time delay)。群延时(group delay）的概念能够较好地反映系统对不同频率分量造成的延时。群延时的物理意义：群延时描述的是信号中某一频率分量经过线性时不变系统传输处理后产生的响应信号在时间上造成的延时的时间。如果系统的相位频率响应特性是线性的，则群延时为常数，也就是说，该系统对于所有的频率分量造成的延时时间都是一样的，因而，系统不会对

27、信号产生相位失真（phase distortion）。反之，若系统的相位频率响应特性不是线性的，则该系统对于不同频率的频率分量造成的延时时间是不同的，因此，当信号经过系统后，必将产生相位失真. 实验时数 5学时实验要求1实验前，必须首先阅读本实验原理,了解所给的matlab相关函数,读懂所给出的全部范例程序。2在计算机上运行这些范例程序，观察所得到的信号的波形图。3. 进一步分析程序中各个语句的作用,从而真正理解这些程序。思考题： 1系统频率响应特性的概念及其物理意义。2幅度特性、相位特性以及群延时的物理意义。实验名称四 通信系统仿真项目性质 验证性实验实验目的 1。理解信号的抽样及抽样定理以

28、及抽样信号的频谱分析.2。掌握和理解信号抽样以及信号重建的原理。3。掌握傅里叶变换在信号调制与解调中的应用.实验原理 本实验涉及到较多的实验内容,包括信号的抽样与重建,信号的调制与解调，以及滤波、滤波器参数选择等知识点。1.信号的抽样及抽样定理抽样(sampling），就是从连续时间信号中抽取一系列的信号样本,从而,得到一个离散时间序列（discrete-time sequence），这个离散序列经量化（quantize）后，就成为所谓的数字信号（digital signal)。今天，很多信号在传输与处理时，都是采用数字系统（digital system）进行的,但是，数字系统只能处理数字信号

29、，不能直接处理连续时间信号或模拟信号（analog signal）。为了能够处理模拟信号，必须先将模拟信号进行抽样，使之成为数字信号，然后才能使用数字系统进行传输与处理。所以，抽样是将连续时间信号转换成离散时间信号必要过程。模拟信号经抽样、量化、传输和处理之后,其结果仍然是一个数字信号，为了恢复原始连续时间信号，还需要将数字信号经过所谓的重建和平滑滤波。2.信号抽样过程中的频谱混叠为了能够观察到已抽样信号的频谱是否会存在混叠现象,或者混叠程度有多么严重,有必要计算并绘制出已抽样信号的傅里叶变换。根据式4.5可计算出已抽样信号的频谱。下面给出的范例程序program4_1就是按照式4。5进行计算

30、的。其中，主要利用了一个for循环程序完成周期延拓运算。实验时数 2。5学时实验要求1.实验前，必须首先阅读本实验原理，了解所给的matlab相关函数，读懂所给出的全部范例程序。2。实验开始时，先在计算机上运行这些范例程序，观察所得到的信号的波形图。并结合范例程序所完成的工作，进一步分析程序中各个语句的作用，从而真正理解这些程序的编程算法。思考题： 1。信号抽样以及信号重建的原理是什么？实验名称五 连续时间lti系统的复频域分析项目性质 验证性实验实验目的 1。掌握拉普拉斯变换的物理意义、基本性质及应用。2.掌握用拉普拉斯变换求解连续时间lti系统的时域响应。3。掌握系统函数的概念，掌握系统函数的零、极点分布（零、极点图）与系统的稳定性、时域特性等之间的相互关系.4。掌握用matlab对系统进行变换域分析的常用函数及编程方法。实验原理 1.系统函数的零极点分布图系统函数的零极点图能够直观地表示系统的零点和极点在s平面上的位置，从而比较容易分析系统函数的收敛域和稳定性。对于一个连续时间lti系统，它的全部特性包括稳定性、因果性和它具有何种滤波特性等完全由它的零极点在s平面上的位置所决定.2.系统函数的