信号与线性系统分析基础 教学大纲

一、课程介绍

《信号与系统》课程大纲z-6zIntroduction“SIGNALSANDSYSTEMS”isoneofthemainsubjectbasiccoursesfortheundergraduatestudentswhomajorinCommunicationEngineering,InformationEngineering,andSpatialInformaticsandDigitalizedetc.Thiscoursewillfacilitatestudentstounderstandtheconcepts,descriptionandclassificationofsignalsandsystems,graspsignaloperationsandcharacteristicsystemdetermination,mastertheanalyticalapproachesofcontinuous-timesignalsandsystemsinthetime-domain(t-domain),frequency-domain(ω-domain)andcomplex-frequency-domain(s-domain),respectively,masterthet-domainandz-transformanalysesofdiscrete-timesignalsandsystems,andcomprehendtheimportanceofsystemfunctioninsystemanalysis.Learningthiscoursewillhelpdevelopthestudents’practicalabilitiestoanalyzetheactualsystems,andestablishfundamentalsforstudentstofurtherstudyandsolvetheproblemsconcernedwithsystemanalysisincommunicationandinformationengineering.Thiscoursecanalsoassistthosestudentswhowillcarryonscientificresearchinthefuturetobuildreasonableknowledgestructure.Thiscourseistaughtbilingually.Itconsistsofsixparts,mainlyconcerningthebasicprinciplesandanalyticalmethodsofsignalsandlinearsystems.Indetail,itinvolvestheclassificationanddescriptionofsignalsandsystems,signaloperationandcharacteristicsystemdetermination;thet-domainanalysisofcontinuous-timesignalsandsystems;theω-domainanalysisofcontinuous-timesignalsandsystemsbasedonFourierseriesandFouriertransform;thes-domainanalysisofcontinuous-timesignalsandsystemsbasedonLaplacetransform;thet-domainanalysisofdiscrete-timesignalsandsystems;andthez-transformanalysisofdiscrete-timesignalsandsystems.表1课程基本信息课程名称信号与系统课程编码英文名称SIGNALSANDSYSTEMS课程学时50课程学分3课程类别学科基础课程课程性质必修课开课学期第3学期课内实验学时0适用专业开课单位选用教材刘秀环，信号与线性系统分析基础，机械工业出版社，2024年09月主要参考书3201103月OppenheimAV，SignalsandSystems2ndEdition200208月预备知识或先修课程要求高等数学、工程数学、复变函数与积分变换、电路，等。制定人制定时间审核人审核时间二、课程目标及支持的毕业要求（（（（（（产生响应的物理过程”的思维能力。（三、课程目标与毕业要求的对应关系表2课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标知1知2知3能1能2能3能4情感1-2能够基于工程基础知识和专业基本理论，针对通信工程特√√√√√2-1能够运用数学知识、工程基础和自然科学原理，识别和判断通信领域复杂工程问题的关键环节与参数。√√√3-2根据特定需求，能够结合安全、环保、法律、文化等诸多√√√√√4-1能通过实践加深对科学原理的理解，掌握科学研究的规律和方法。√√√5-1平台等技术、资源与工具的能力，并理解其局限性。√√√√√9-2能够与团队成员有效沟通，了解和理解他人的需求和意愿，听取不同意见，合作共事。√√√√√√√√10-2具备应用专业外语，通过查阅外文文献资料，了解通信工程相关领域的国际发展趋势和研究热点的能力。√√√√√√√√12-1能够理解学科专业间的交叉融合是社会科技进步的必然√√四、教学内容、教学要求与学时分配表3教学内容、要求、学时分配及所支撑课程目标序号教学内容教学要求总学时数50支持课程目标讲课实验实践上机1一、信号与系统基本概念1.信号的概念、描述与分类；2.信号的运算；3.系统的概念、分类与描述；4.LT1.理解信号的概念、分类与描述；2.理解系统的概念、分类与描述；3.掌握信号的运算；4.掌握线性非时变系统的性质。61、82二、连续时间信号与系统的时域分析1.连续LTI系统的数学建模；2.初值的确定；3.零输入响应、零状态响应和全1.掌握解微分方程求解系统的响应；2.理解单位冲激响应的物理含义，掌握系统单位冲激响应的求解方法；814、8响应；4.单位冲激响应和单位阶跃响应；5.卷积积分与系统的零状态响应；6.卷积积分的性质。3.理解卷积积分的定义及其应用于求解系统的零状态响应的建立过程；4.掌握卷积积分的图解法；5.掌握卷积积分的性质；6.掌握连续时间LTI系统的时域分析方法。3三、傅立叶变换及连续时间信号与系统的频域分析1.周期信号的傅立叶级数；2.典型周期信号的傅立叶级数及其频谱结构；3.傅立叶变换和傅立叶反变换；4.典型信号的傅立叶变换；5.傅立叶变换的性质；6.周期信号的傅立叶变换；7.系统的传输函数及系统的频域分析；8.抽样信号的傅立叶变换及抽样定理；9.无失真传输；10.理想低通滤波器。1.掌握周期信号的傅立叶级周期信号的频谱结构及其特点；2.理解频谱密度函数的概念，掌握傅立叶变换及其性质的运用；3.掌握系统的传输函数及系统的频域分析方法；4.掌握时域抽样定理；5.了解频域取样定理；6.掌握无失真传输条件和理想低通滤波器特征。1412、45、67、84四、拉普拉斯变换及连续时间信号与系统的复频域分析1.拉普拉斯变换及其收敛域；2.典型信号的拉普拉斯变换；3.拉普拉斯反变换及其求解方法；4.s域等效电路分析；5.微分方程的拉普拉斯变换解；6.连续时间系统的系统函数及零极图。1.掌握离散时间信号的描述及运算；2.掌握离散时间系统的描述及建模；3.掌握单位样值响应及其求解；4.掌握差分方程及求解离散时间系统的零输入、零状态及全响应；5.掌握卷积和及其性质以及离散时间系统的零状态响应的分析。1012、3、45、67、85五、离散时间系统的时域分析1.离散时间信号和离散时间系统；2.常系数线性差分方程的解；3.离散时间系统的时域分析；4.离散时间系统的单位样值响应；5.卷积和及离散时间系统零状态响应。1.掌握离散时间信号的描述及运算；2.掌握离散时间系统的描述及建模；3.掌握单位样值响应及其求解；4.掌握差分方程及求解离散时间系统的零输入、零状态及全响应；5.掌握卷积和及其性质以及离散时间系统的零状态响应的分析。414、57、86zz1.z变换的定义和收敛域；2.典型序列的z变换；3.z变换的性质；4.z反变换及其求解方法；5.差分方程的z变换解；6.离散时间系统的系统函数；7.离散时间系统的z域分析。1.掌握z2.掌握z变换的性质及运用；3.掌握z4.掌握基于z变换求解差分方程；5.掌握离散时间系统的系统函数及零极图；6.掌握离散时间系统的z变换分析方法；7.掌握离散时间系统的稳定性和因果性分析。812、34、56、7、8合计50五、实验（实践、上机）教学内容、基本要求与学时分配无课内实验。六、教学要求及方式教学要求：教师要积极备课，对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。授课在多媒体教室，充分利用多媒体动画教学课件，结合典型实用案例和相关软件，边授课边演示。做到授课内容与大纲相符，注重学生平时成绩积累，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能激发学生学习的积极性。注重思政元素的融入，将思政元素与知识传授和能力培养有机融合。MO七、教学重点和难点重点：1、信号与系统的基本概念；2、系统性质的判定；3、冲激函数的定义、性质和运算；4、线性非时变（LTI）连续时间系统的时域分析；5、傅里叶变换的定义及常用信号的傅里叶变换；6、傅里叶变换的性质及应用；7、LTI连续时间系统的频域分析；8、拉普拉斯变换定义及常用信号的单边拉普拉斯变换；9、单边拉普拉斯变换的性质及应用；、 拉普斯变方、 微分程换及连时间统复域析、 常用散间号离时间统描述；、 离时系的时析、 Z变定及用列的Z变换；、 Z变性及用、 Z反换法、 差分程变及散时系的Z域析难点：1、卷积及卷积法分析LTI系统的零状态响应；2、傅里叶变换的性质及应用；3、LTI连续时间系统的频域分析；4、拉普拉斯变换性质及应用5、LTI连续时间系统的复频域分析；6、Z变换性质及应用；7、LTI离散时间系统的Z域分析。八、达成课程目标的途径和措施1、在教学方法上，充分利用多种教学手段，采取课堂教学、多媒体课件和仿真演示有机结合。培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，最终实现课程目标。2、引导和鼓励学生充分利用网络资源以获取知识、解决问题，培养学生的自学能力。34、考核方式考试成绩由平时成绩和期末成绩两部分构成。平时成绩占总成绩的35%，期末成绩占总成绩的65%。100）期末成绩由期末考试卷面（满分100分）成绩折算得出。考核方式及成绩占比见表4。表4考核方式及成绩占比序号成绩构成考核方式占比1平时成绩线上成绩在线教学视频6%2在线作业6%3在线讨论6%4在线章节测验6%5在线测试6%6线下作业5%7期末成绩期末考试65%合计100%各部分成绩评价标准具体如下：各模块在线成绩根据在线学习平台（超星学习通）具体评价标准按百分制评分，然后按6%进行折算。课后线下作业按照百分制评分，然后按照5%进行折算。具体评分标准见表5。表5线下作业评分标准观测点评分80-100分60-79分40-59分1-39分0分作业完成进度（权重0.3）提前完成按时完成延时完成后期补交未提交基本概念掌握程度（权重0.2）的工作原理等主要概念清晰，但部分分析有误部分概念清晰，分析中有明显的知识漏洞基本概念不清晰解决问题的方案正确性（权重0.4）思路清晰，计算正确主要思路、过程和计算过程正确思路不够清晰，计算多处错误不能理解问题并提出思路作业完成态度（权重0.1）书写清晰，主要符号、单位等按照规范执行能够辨识，部分符号、单位等按照规范执行不能辨识，符号、单位等不按照规范执行期末考试试题要与课程目标相对应，应体现支撑能力目标的综合设计型题目；对课程目标没有支撑的教学内容要弱化。全院各专业统一按流水化评阅试卷，依照试题的参考答案及评分标准进行评分。卷面分采用百分制评分，总评后按照65%进行折算。九、课程目标对毕业要求的支撑课程目标毕业要求12345678H0.25H0.25H0.25H0.251-2能够基于工程基础知识和专业基本理论，针对通信工程特定工程问题，确定模H0.2H