《信号分析与处理》教学大纲

《信号分析与处理》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06130441课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论40学时）先修课程：高等数学、大学物理、电路分析基础等后续课程：无适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《信号分析与处理》课程是电气工程及其自动化专业的一门专业必修课。该课程主要传授信号与系统的概念及分析方法，其所教授的基本概念、基本理论和基本方法对学生电子、通信类课程的学习有着至关重要的作用，是一个电气类专业工程技术人员所必需掌握的内容。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：通过系统学习，要求牢固掌握信号与系统的基本原理和基本分析方法，掌握信号与系统的时域、变换域分析方法，理解各种变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的基本内容、性质与应用。课程目标2：建立信号与系统的频域分析以及系统函数的概念，为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。能够进行基本的信号分析，运用不同的系统对信号进行处理。课程目标3：建立对通信行业的基本认知，了解国家政策和产业发展的前沿动态，积极理解国家政策发展的内在逻辑，能够响应国家政策，投身产业建设，将课堂所学与产业发展现实相结合，培养自己的劳动者视角和思维，为建设产业做好准备。三、课程目标与毕业要求《信号分析与处理》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3能够利用专业基础知识对复杂电气工程问题进行分析、计算并提出解决方案。课程目标1：通过系统学习，要求牢固掌握信号与系统的基本原理和基本分析方法，掌握信号与系统的时域、变换域分析方法，理解各种变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的基本内容、性质与应用。H2.问题分析2.2能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理，分析并表达复杂电气工程问题的特性，获得多种解决方案。课程目标2：建立信号与系统的频域分析以及系统函数的概念，为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。能够进行基本的信号分析，运用不同的系统对信号进行处理。课程目标3：建立对通信行业的基本认知，了解国家政策和产业发展的前沿动态，积极理解国家政策发展的内在逻辑，能够响应国家政策，投身产业建设，将课堂所学与产业发展现实相结合，培养自己的劳动者视角和思维，为建设产业做好准备。H3.设计/开发解决方案3.2能够根据特定需求，完成对复杂电气工程系统与单元（部件）的设计、调试与优化。课程目标2：能够依据零件的加工要求，设计机械加工工艺和专用工装。从制造设备、方法、工艺和制造过程控制等角度解决机械加工精度和表面质量劣化、加工效率降低、成本上升等问题。课程目标2：建立信号与系统的频域分析以及系统函数的概念，为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。能够进行基本的信号分析，运用不同的系统对信号进行处理。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.信号与系统的基本概念1.1信号的描述与分类；1.2常用典型信号；1.3信号的基本运算；1.4系统的描述与分类。教学要求：了解信号的分类、运算；掌握常用典型信号及信号的基本运算；掌握系统的描述与分类。重点：信号的分类、运算、常用信号的性质、系统的分类与描述。难点：信号的分类、系统的分类与描述。81、2、32.连续时间LTI系统的时域分析2.1连续时间系统的数学模型微分方程的建立及表示；2.2系统的零输入响应；2.3单位冲激函数；2.4系统的单位冲激响应和零状态响应；2.5卷积积分教学要求：了解线性系统数学模型的建立及系统表示；掌握系统的零输入响应；掌握冲激函数的性质及冲激响应；了解卷积的主要性质及卷积积分；掌握连续系统时域分析中用卷积积分求零状态响应；重点：单位冲激函数、系统的单位冲激响应和零状态响应、卷积积分。难点：系统零输入响应和零状态响应的计算。81、2、33.连续时间系统的频域分析3.1傅里叶级数与变换；3.2抽样；3.3拉普拉斯变换；3.4系统的复频域分析教学要求：掌握周期信号的分解——傅里叶级数；掌握非周期信号的分解——傅里叶变换及其主要性质；）掌握拉普拉斯变换；了解抽样的概念；掌握连续系统的复频域分析方法。重点：周期信号的傅里叶级数、非周期信号的傅里叶变换；傅里叶变换的性质；抽样；拉普拉斯变换；连续时间系统的复频域分析。难点：连续时间系统的复频域分析，抽样。181、2、34.离散信号与系统4.1常用序列及基本运算；4.2卷积和；4.3离散时间系统的描述；4.4离散时间系统的响应。4.5Z变换教学要求：掌握离散信号的概念；熟悉卷积和；掌握简单线性时不变离散系统的差分方程；掌握Z变换与反Z变换；熟悉Z变换的主要性质；重点：离散时间系统的描述；离散时间系统的响应；Z变换。难点：Z变换的概念。141、2、3合计48五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解信号与系统分析的基本方法与设计原理，在掌握各类信号处理常见电路的基础上，具有进行信号处理方案设计的初步能力。六、课程资源1.推荐教材：吴大正.信号与线性系统分析[M].北京:高等教育出版社,2019.2.参考书：（1）陈后金.信号与系统[M].北京:高等教育出版社,2014.（2）孙爱晶.信号与系统[M].北京:人民邮电出版社,2015.（3）郑君里.信号与系统[M].北京:高等教育出版社,2015.3.期刊：（1）电子与信息学报,中国科学院电子学研究所.CN11-4494/TN（2）通信学报,中国通信学会.CN11-2102/TN（3）信号处理,中国电子学会.CN11-2406/TN（4）MECHANICALSYSTEMSANDSIGNALPROCESSING,ISSN0888-3270（5）MULTIDIMENSIONALSYSTEMSANDSIGNALPROCESSING,ISSN0923-60824.网络资源：（1）网易公开课./special/opencourse/signals.html.（2）网易公开课./course/NJTU-1001950001.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课上提问20（1）以分组形式课上讨论提问，根据答题情况进行计分，满分100分；（2）以课上记录成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√5510课后学习20（1）根据每个视频点击和学习时长单独评分，满分100分；（2）以课后学习成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√5105作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√10期末考核50（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核信号与系统的基本原理和基本分析方法，信号与系统的时域、变换域分析方法，各种变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的基本内容、性质与应用等内容；（3）考试题型为：填空题、判断题、简答题等。√√√202010合计：100分403525八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、课后学习、期末考核等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重50%），考核题目类型为填空题、判断题、简答题等类型，考核题目中综合应用、分析能力考核占比重不低于50%；课堂表现、课后学习、作业等过程性考核成绩为100分（权重50%）；过程性考核和期末考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课上提问40准确率大于80%。准确率大于70%。准确率大于60%。准确率大于50%。课上答题无法完成。作业20作业完整，准确率大于90%。作业完整，准确率大于80%。不交作业1次以内，准确率大于70%。不交作业2次以内，准确率大于60%。不交作业2次以上，准确率小于60%。课后