信号与系统（MATLAB版 微课视频版 第2版）教案 第3章 连续时间信号与系统的频域分析

第3章连续时间信号与系统的频域分析课前导学案（1）学习目标1.培养学生精益求精、团队分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培养爱国主义精神和科学精神，世界观与价值观。3.掌握傅里叶级数的定义、性质，并会应用这些性质。4.掌握傅里叶变换及反变换的定义、性质，并会应用这些性质。5.掌握周期信号和非周期信号的频谱及关系。6.培养数学概念、物理概念与工程概念的统一。学习要求1.掌握傅里叶级数的定义、性质，并会应用这些性质。2.掌握傅里叶变换及反变换的定义、性质，并会应用这些性质。3.掌握周期信号和非周期信号的频谱及关系。学习重点1.傅里叶级数的定义、性质及应用。2.傅里叶变换及反变换的定义、性质及应用。学习难点1.傅里叶级数系数的计算。２傅里叶变换及反变换的计算。３傅里叶分析的性质及应用。任务安排观看视频课3.1.1基本信号及复杂信号的表示内容：1.简单信号和复杂信号之间的关系2.简单信号表示复杂信号的几种基本形式及条件问题：1.常见的简单信号有哪些？2.常见的复杂信号有哪些？3.简单信号为什么能够表示复杂信号，数学基础是什么？观看视频课3.1.2周期信号的傅里叶分解内容：1.周期信号傅里叶分解的三角形式2.傅里叶级数系数的求解3.傅里叶级数存在的条件（狄里赫利条件）4.奇偶性质在系数求解中的应用问题：1.如何理解傅里叶级数存在的条件？观看视频课3.1.3傅里叶信号的两种表示形式内容：1.指数形式和三角形式的变换关系2.指数形式和三角形式傅里叶变换n的取值范围问题：1.指数形式傅里叶变换n取负值的物理意义是什么？2.指数形式表示傅里叶级数的数学基础是什么？观看视频课3.2.1周期信号的频谱内容：1.周期信号幅度谱和相位谱2.周期信号频谱是离散谱3.周期信号频谱带宽及周期大小和频谱带宽之间的关系系统的定义问题：1.周期信号频谱是单一频率吗？2.周期越小的信号，其频谱间隔越小吗？观看视频课3.3.1傅里叶变换内容：1.傅里叶变换及逆变换公式2.傅里叶变换存在的条件问题：1.傅里叶变换的变换核中指数为什么会有一个负号，可不可以用正号表示？2.绝对可积分条件是傅里叶变换存在的什么条件？疑难问题小组讨论自己对有疑惑的知识点经反复学习，组长召集组员，一起进行讨论，每人都要发表见解，记录员记录地点、时间、问题、讨论结果，小组讨论后仍未解决的问题做好记录，提交给老师。注：组长1名、记录员1名、答辩员若干名。第3章连续时间信号与系统的频域分析课中导学案（1）学习回顾考察学生的课前知识掌握情况，完成教材第3章中的自测题。1.P184填空题(1-4)。2.P185单项选择题(1-4)。课前视频学习解答、知识点归纳1.针对学习回顾的作答情况教师给予点评。2.小组记录员将课前对知识点的困惑提出，师生进行互动讨论、教师解答问题。对学生共性疑难问题，教师集中讲授。3.知识点归纳：=1\*GB2⑴简单信号和复杂信号的表示=2\*GB2⑵傅里叶级数系数的求解方法=3\*GB2⑶非周期信号傅里叶变换及逆变换的基本公式=4\*GB2⑷周期信号及非周期信号的谱分析重点难点的探究、达标检测自主探究1.关于正交和投影的探索。2.傅里叶级数系数的求解。3.周期信号的频谱结构。4.非周期信号的傅里叶变换引入。5.周期信号和非周期信号傅里叶级数和傅里叶变换存在的条件。小组协作1.查阅相关资料，是否还有一些信号满足完备正交函数集，可以作为周期信号展开的基本信号？2.频域的基本组成单元是什么？为什么？方波的频域图像是怎么得来的，和时域图像有什么关系？3.傅里叶级数和傅里叶变换之间的关系是什么？成果交流（必选）每个小组总结分析小组协作内容，通过PPT等形式展示成果，汇报交流学习体验。课后作业1.作业：P187：4(1)(3)(5)；5；10。2.下节课导学案。反馈评价、课后反思1.教师对学生的学习结果进行评价。安排学生进行反思、导学案留白完成。2.收集学生的反馈，根据评价结果与学生的反馈，进一步优化教学活动。第3章连续时间信号与系统的频域分析课前导学案（2）学习目标1.培养学生精益求精、团队分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培养爱国主义精神和科学精神，世界观与价值观。3.掌握典型非周期信号的傅里叶变换。4.掌握冲激信号、阶跃信号的傅里叶变换。5.掌握傅里叶变换的基本性质及应用。6.掌握采样定理及简单应用。7.培养数学概念、物理概念与工程概念的统一。学习要求1.掌握典型非周期信号的傅里叶变换。2.掌握冲激信号、阶跃信号的傅里叶变换。3.掌握傅里叶变换的基本性质及应用。4.掌握采样定理及简单应用。5.理解符号函数的傅里叶变化。学习重点1.奇异信号的傅里叶变换及应用。2.傅里叶变换的性质及应用。学习难点1.傅里叶变换的性质。2.傅里叶变换的谱分析应用。任务安排观看视频课3.3.2典型非周期信号的傅里叶变换内容：1.单边指数信号、双边指数信号的傅里叶变换及幅频响应图像。2.矩形脉冲信号、升余弦信号的傅里叶变换及幅频响应图像。问题：1.幅频响应图像在MATLAB中如何编程？2.矩形脉冲信号的频谱无限宽是否意味着能量无限大？观看视频课3.3.3奇异信号的傅里叶变换内容：1.单位冲激信号：2.直流信号：3.符号函数：4.单位阶跃信号：问题：1.直流信号能量是无穷，但是其傅里叶变换只在零点存在，如何理解？2.如何理解冲击信号的傅里叶变换是1？观看视频课3.4.1傅里叶变换的基本性质（上）内容：1.线性：2.奇偶性：，3.对称性：4.尺度变换：问题：1.尺度变换中此处为什么用绝对值？观看视频课3.4.2傅里叶变换的基本性质（下）内容：1.时移特性：2.频移特性：3.卷积定理：4.时域微分和积分定理：，问题：1.时移特性在频域其实就是相位移动吗？2.卷积定理说明了什么？利用卷积定理的好处是什么？观看视频课3.5.1周期信号的傅里叶变换内容：1.正弦余弦信号傅里叶变换：2.一般周期信号傅里叶变换：问题：1.正弦、余弦信号中傅里叶变换的频谱图中负频率的物理意义是什么？现实生活中有负频率存在吗？观看视频课3.6.1取样定理内容：1.取样信号频谱（冲激取样）：时域采样定理：问题：1.一般MP3音乐中有高质量（HQ）和普通质量的两种标准的格式，试从采样定理的角度理解这两种格式的音频信号？疑难问题小组讨论自己对有疑惑的知识点经反复学习，组长召集组员，一起进行讨论，每人都要发表见解，记录员记录地点、时间、问题、讨论结果，小组讨论后仍未解决的问题做好记录，提交给老师。注：组长1名、记录员1名、答辩员若干名。第3章连续时间信号与系统的频域分析课中导学案（2）学习回顾考察学生的课前知识掌握情况，完成教材第3章中的自测题。1.P184填空题(5-12，14-16)。2.P185-186单项选择题(5-9，13-20，22-23)。课前视频学习解答、知识点归纳1.针对学习回顾的作答情况教师给予点评。2.小组记录员将课前对知识点的困惑提出，师生进行互动讨论、教师解答问题。对学生共性疑难问题，教师集中讲授。3.知识点归纳：=1\*GB2⑴典型信号的傅里叶变换=2\*GB2⑵奇异信号的傅里叶变换=3\*GB2⑶傅里叶变换的性质及应用=4\*GB2⑷采样定理重点难点的探究、达标检测自主探究1.傅里叶变换的基本性质及应用。2.特殊信号傅里叶变换的性质及应用。3.周期信号的频谱结构。4.奈奎斯特频率、奈奎斯特间隔、信号带宽之间有什么区别？如何分辨？小组协作1.如何理解傅里叶变换的对称性？请举出具体例子予以说明。2.采样定理中如果出现欠采样会出现什么结果？欠采样一定无用吗？如果有用，应用在什么场合？3.现在很多智能手机宣传的屏幕触控采样率360Hz的卖点，和我们所讲的取样定理有什么联系？成果交流（必选）每个小组总结分析小组协作内容，通过PPT等形式展示成果，汇报交流学习体验。课后作业1.作业：P187-192：14=1\*GB2⑴、=3\*GB2⑶；15=1\*GB2⑴、=5\*GB2⑸；17=1\*GB2⑴、=5\*GB2⑸、=9\*GB2⑼；18=1\*GB2⑴、=3\*GB2⑶；20。2.下节课导学案。反馈评价、课后反思1.教师对学生的学习结果进行评价。安排学生进行反思、导学案留白完成。2.收集学生的反馈，根据评价结果与学生的反馈，进一步优化教学活动。第3章连续时间信号与系统的频域分析课前导学案（3）学习目标1.培养学生精益求精、团队分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培养爱国主义精神和科学精神，世界观与价值观。3.掌握频域系统函数的定义，物理意义、求解与应用。4.掌握系统的零状态响应和系统的全响应的求解方法。5.理解信号无失真传输的条件。6.理解滤波器的作用与分类。7.理解调制与解调的基本概念。8.培养数学概念、物理概念与工程概念的统一。学习要求1.掌握频域系统函数的定义，物理意义、求解与应用。2.掌握系统的零状态响应和系统的全响应的求解方法。3.理解信号无失真传输的条件。4.理解滤波器的作用与分类。5.理解调制与解调的基本概念。学习重点1.系统函数的定义及表示。2.傅里叶分析的性质及应用。学习难点1.系统函数的频域分析。2.滤波器的基本认识。任务安排观看视频课3.7.1连续时间系统的频域分析内容：1.频域系统函数定义：（系统零状态响应的傅里叶变换与激励的傅里叶变换之比）2.系统对非周期信号的响应：仔细研究书中图3-7-1所示例题3.系统对周期信号的响应问题：1.用系统函数表示一个系统和时域微积分方程表示系统的优势在哪里？2.从系统的角度来看，时域和频域表达那种表达方式更好？为什么？观看视频课3.8.1无失真传输内容：1.无失真系统的时域描述：2.无失真系统的频域描述：3.群延时的概念：问题：1.无失真传输的意义是什么？2.群延时的应用场景有哪些？观看视频课3.9.1理想低通滤波器内容：1.滤波的基本概念：提取或增加所希望的频率分量，滤除或衰减不希望的频率成分的过程2.滤波器的基本分类：（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器）3.理想低通滤波器的响应问题：1.广义的看人体眼耳鼻舌是否也是滤波器？观看视频课3.10.1调制与解调内容：1.调制与解调的基本概念2.调制的集中基本方式（调幅、调频、调相）问题：1.为什么会用到调制与解调？2.从频域的角度看，调制与解调的本质是什么？观看视频课3.11.1从取样信号恢复连续时间信号内容：采样信号恢复公式问题：疑难问题小组讨论自己对有疑惑的知识点经反复学习，组长召集组员，一起进行讨论，每人都要发表见解，记录员记录地点、时间、问题、讨论结果，小组讨论后仍未解决的问题做好记录，提交给老师。注：组长1名、记录员1名、答辩员若干名。第3章连续时间信号与系统的频域分析课中导学案（3）学习回顾考察学生的课前知识掌握情况，完成教材第3章中的自测题。1.P184填空题(13，17)2.P184-187单项选择题(10-12，21)课前视频学习解答、知识点归纳1.针对学习回顾的作答情况教师给予点评。2.小组记录员将课前对知识点的困惑提出，师生进行互动讨论、教师解答问题。对学生共性疑难问题，教师集中讲授。3.知识点归纳：=1\*GB2⑴系统函数的概念=2\*GB2⑵无失真传输条件=3\*GB2⑶滤波器的基本概念及应用=4\*GB2⑷调制解调重点难点的探究、达标检测自主探究1.系统的频域分析。2.无失真系统的时域和频域表达。3.滤波器的概念。4.调制与解调的方式。小组协作1.信号传输的过程中会有什么样的失真？日常生活中一定要免信