信号与系统课程简介

合集下载

信号与系统稳态分量和暂态分量

信号与系统稳态分量和暂态分量1. 信号与系统简介信号与系统是电子工程、通信工程、自动控制等学科的重要基础课程。

信号与系统研究的是信号的产生、传输和处理以及系统对信号的响应和处理。

信号是信息的载体，可以是声音、图像、电压等形式。

系统是对信号进行处理和传输的设备或过程。

2. 信号的分类根据信号的性质和特点，信号可以分为连续信号和离散信号。

2.1 连续信号连续信号是在连续时间范围内变化的信号。

它可以用连续函数表示，例如声音、光线的强度等。

连续信号的值可以在任意时间点上取到。

2.2 离散信号离散信号是在离散时间点上取值的信号。

它可以用数列表示，例如数字音频、数字图像等。

离散信号的值只在离散时间点上取到。

3. 系统的响应系统对信号的响应可以分为稳态响应和暂态响应。

3.1 稳态响应稳态响应是指系统对于稳定输入信号的响应。

稳态响应与系统的初始状态无关，只与输入信号的特性有关。

对于稳定输入信号，系统在经过一段时间后会达到稳定状态，其输出信号也会保持稳定。

3.2 暂态响应暂态响应是指系统对于非稳定输入信号的响应。

暂态响应与系统的初始状态和输入信号的瞬时特性有关。

当输入信号发生变化时，系统会产生暂时的响应，随着时间的推移，系统会逐渐恢复到稳定状态。

4. 系统的稳态分量和暂态分量在信号与系统中，可以将系统的响应分解为稳态分量和暂态分量。

4.1 稳态分量稳态分量是指系统在稳定状态下的响应分量。

对于稳定输入信号，系统在经过一段时间后会达到稳态，此时系统的响应可以看作是由稳态分量组成的。

稳态分量是系统的固有特性，不随时间的推移而变化。

4.2 暂态分量暂态分量是指系统在非稳定状态下的响应分量。

当输入信号发生变化时，系统会产生暂时的响应，此时系统的响应可以看作是由暂态分量组成的。

暂态分量是系统对输入信号变化的瞬时响应，随着时间的推移，暂态分量会逐渐减小并趋近于零。

5. 稳态分量和暂态分量的应用稳态分量和暂态分量在信号与系统的分析和设计中具有重要的应用价值。

信号与系统课程课程简介

课程简介
《信号与系统》课程是通信工程、电子信息工程、自动化、计算机等专业的一门重要的专业基础课程。

该课程也是电子信息类研究生入学考试的必考课程之一。

主要研究确定性信号和线性时不变系统的基本概念与基本理论、信号的频谱分析以及确定性信号经线性时不变系统传输与处理的基本分析方法。

从时间域到变换域（频域ω、复频域s 及z ）、从连续到离散、从输入- 输出描述法到状态变量描述法，力求用统一的观点阐明基本概念和分析方法。

本课程的先修课程是《电路》，此外还要用到许多数学知识，主要包括微积分、微分方程、积分变换、差分方程、级数、复变函数和线性代数等。

进一步为学习《数字信号处理》、《通信原理》、《控制工程》及《信号检测》等课程打下必要的基础。

课程定位
本课程核心表述了信号采集、信号描述、信号分析与信号处理各个阶段所涉及的理论、方法，课程中各个知识点能够直接运用于实际信号的分析与处理、信号系统（滤波器）的设计等科学研究与工程实践之中。

通过课程的学习，学生能够以所学数学基础和电路理论为基础进一步理解信号处理相关的理论、方法和技能，为后续课程的学习奠定基础。

课程目标
本课程目标是：在理论方面奠定信号分析与处理、信号系统分析与设计的基础，让学生掌握信号的分类、分析方法，信号的分解、组合、变换方法，信号系统的概念和线性时不变系统的分析方法，处理信号与系统设计的基本原理和典型的基本方法；在实践方面掌握信号处理、信号系统分析设计的计算机软件工具和基本分析、处理、设计的技能；作为信号处理的专业的基础，该课程需要使学生能够采用数学工具分析解决信号和信号系统相关问题，掌握基本计算和设计手段，通过计算机软件辅助，进行相应的实验，从而适应信号处理相关技术的发展和后续相关课程的实际需要。

信号与系统课程介绍

▲ ■ 第 6页
课程介绍
课程位置教材课程特点课程性质课程体系工程数学问题
■ 第 1页
学习方法参考书
课程位置
先修课高等数学》《高等数学》线性代数》《线性代数》复变函数》《复变函数》电路分析基础》《电路分析基础》后续课程通信原理》《通信原理》数字信号处理》《数字信号处理》自动控制原理》《自动控制原理》数字图象处理》《数字图象处理》 ……
本课程为通信、电子类学生重要的专业基础课。本课程为通信、电子类学生重要的专业基础课。Biblioteka ▲■第 2页
教材信号与线性系统分析（信号与线性系统分析（第4版）
吴大正、张永瑞、王松林、吴大正、杨林耀、张永瑞、王松林、郭宝龙高等教育出版社. 2005年高等教育出版社. 2005年8月
信号与线性系统分析（信号与线性系统分析（第4版）教学指导书
▲
■
第 5页
参考书目
(1)郑君里等信号与系统第二版 . 北京 . 高等教育出郑君里等. 信号与系统(第二版第二版) 郑君里等版社, 版社 2000 (2) 管致中等 . 信号与线性系统 (第四版 . 北京 . 高等第四版) 第四版教育出版社, 2004 (3)ALAN V.OPPENHEIM. 信号与系统 (第二版 .北京第二版) 第二版北京 . 电子工业出版社, 2002 (4)王松林张永瑞郭宝龙李小平.信号与线性系统分析王松林李小平信号与线性系统分析 (第4版) 教学指导书北京 . 高等教育出版社, 2005 第版教学指导书. (5)陈后金信号与系统北京 . 高等教育出版社 2007 陈后金. 高等教育出版社, 陈后金信号与系统.

【课程思政优秀案例】《信号与系统》课程

一、课程简介
《信号与系统》是电类专业本科生的核心技术基础课程，是通信原理和数字信号处理课程的基础，在教学中具有承前启后、继往开来的作用，是学生合理知识结构的重要组成部分，在发展智力、培养能力和良好的非智力素质方面，具有极为重要作用。

本课程坚持传授知识、发展智力与培养能力相统一的教学原则，注重学生的思维能力、分析问题、解决问题能力培养，注重将国家需求与课程学习相结合，课程思政激励学生学习，践行“立德树人”教育理念。

二、思政目标
1. 培养学生科学的思想观与价值观；
2. 告诫学生人生无法复制，要在最灿烂的年华谱写最美的篇章；
3. 培养家国情怀。

三、案例设计及实施过程
教学案例1：信号的调制与解调
信号调制：
信号解调：
思政内容：
①频分复用技术极大地提高了频谱利用率和用户服务质量。

人的一生就如同频谱资源一样是有限的，虽然频谱可以复用，但人生无法复制。

珍惜时光，善待时光，在最灿烂的年华谱写人生最美的篇章。

②介绍中国北斗发展史，仰望星空、北斗璀璨，脚踏实地、行稳致远，继续弘扬“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”新时代北斗精神。

③“乌、俄军事冲突”，信息战在现代战争中的作用，通信的重要性。

教学案例2：周期信号的傅里叶级数展开
思政内容：
①傅里叶级数的发展史，Euler曾提出过类似的结论，但未深入探索。

行路百里半九十，人生道路如逆水行舟，不进则退。

②傅里叶生于法国中部奥塞尔的一个平民家庭，9岁时变成一个孤儿，后来却成为一名伟大的数学家，物理学家，激励同学们树立远大目标，克服困难。

《信号与系统》课程简介

信号与系统分析
S IGNA1ANDSYSTEM
总学时：40 理论40实验（上机、实习等）：
学分：2.5
课程主要内容：本课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。

初步认识如何建立信号与系统的数学模型，经过适当的数学求解，对所得结果给以物理解释，赋予物理意义。

通过对本课程的学习希望激发学生对信号与系统学科方面的兴趣,使他们有信心有能力追赶这一领域日新月异的发展，同时适应自动控制系统信息化的潮流。

先修课程：《高等数学》、《普通物理学》等课程。

适用专业：电气工程与自动化
教材：
复变函数与积分变换，华科大数学系，高等教育出版社，2003
教学参考书：
复变函数，西交大高等数学教研室，高等教育出版社，1994
积分变换，南京工学院数学教研室，高等教育出版社，1987
复变函数与积分变换学习辅导与习题全解，高等教育出版2003。

第1章--信号与系统概述

相邻离散点的间隔Tk=tk+1-tk可以相等也可不等。通常取等间隔T，
离散信号可表示为f(kT)，简写为
f(k)，这种等间隔的离散信号也常
称为序列。其中k称为序号。
26
上述离散信号可简画为用表达式可写为
或写为 f(k)= {…，0，1，2，-1.5，2，0，1，0，…}
↑ k=0 通常将对应某序号m的序列值称为第m个样点的“样值”27
在我们选用的教材中采用先连续后离散，先时域后变换域的结构展开教学
课程特点
应用数学知识较多，用数学工具分析物理概念，常用数学工具：微分、积分（定积分、无穷积分、变上限积分）线性代数微分方程傅里叶级数、傅里叶变换、拉氏变换
学习方法
•注重物理概念与数学分析之间的对照，不要盲目计算； •注意分析结果的物理解释，各种参量变动时的物理意义及其产生的后果； •同一问题可有多种解法，应寻找最简单、最合理的解法，比较各方法之优劣； •在学完本课程相当长的时间内仍需要反复学习本课程的基本概念。
满足上述关系的最小T(或整数N)称为该信号的周期。
不具有周期性的信号称为非周期信号。
28
2π 角频率 ω= （弧度/秒）或（rad/s），
T
2π 频率 f = （赫兹）或（Hz）。
T
f(t) = f(t + mT)，m = 0,±1,±2,…
图1-5 连续周期信号
29
离散的周期信号f[k]=f[k+N]，N为周期。
系统分析：研究在给定系统的条件下，系统对于输入激励信号所产生的输出响应
系统综合：按某种需要先提出对于给定激励的响应，而后根据此要求设计（综合）系统
分析与综合二者关系密切，但又有各自的体系和研究方法，一般讲，学习分析是学习综合的基础

信号与系统课程内容简介

信号与系统
课程主要内容：
包括信号分析的理论基础、傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换、信号相关分析原理、连续系统的时域分析、连续系统的频域分析、连续系统的复频域分析、离散系统的时域分析、离散系统的Z域分析、离散傅里叶变换、系统的状态变量分析法。

通过本课程的学习，学生将理解信号的函数表示与系统分析方法，掌握连续时间系统和离散时间系统的时域分析和频域分析，连续时间系统的S域分析和离散时间系统的Z域分析，以及状态方程和状态变量分析法等相关内容，为后续课程《通信原理》、《移动通信》、《数字信号处理》、《数字图像处理》、《自动控制原理》的学习打下坚实的理论基础。

同时，通过本课程的学生除了掌握上述基本概念和基本分析方法外，还可以提高学生分析和解决问题的能力，培养其逻辑分析能力，为学生日后从事相关专业的工作做好充分准备。

《信号与系统》课程教学大纲——工程认证全文

精选全文完整版（可编辑修改）《信号与系统》课程教学大纲课程名称：信号与系统课程代码：TELE1006英文名称：Signal and Linear System课程性质：专业必修课程学分/学时：3.0开课学期：第3学期适用专业：通信工程、信息工程、电子信息工程、电子科学与技术等专业先修课程：高等数学，线性代数，电路分析后续课程：数字信号处理，通信原理，通信系统设计与实践等开课单位：电子信息学院课程负责人：王家俊大纲执笔人：侯嘉大纲审核人：一、课程性质和教学目标课程性质：本课程是通信工程、信息工程、电子信息工程等电子信息类专业的一门重要专业基础课，是通信工程专业的必修主干课。

教学目标：本课程主要讲授信号与线性系统的分析和处理方法的基本原理。

通过理论教学，使学生能建立系统分析的总体概念，掌握信号处理、信号特征分析、线性系统分析等基本概念和基本方法以及若干典型的电路系统分析应用，该课程是从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程，在教学环节中起着承上启下的作用。

能培养学生的电路设计与特征分析能力，思维推理和分析运算的能力，为进一步学习数字信号处理、通信原理等后续课程打下理论和技术基础。

本课程的具体教学目标如下：1、掌握信号与线性系统理论和知识体系所需的基本数理知识，并能用于专业知识与实际系统分析的能力学习中。

【1.1】2、具备信号与线性系统分析与理解的基础知识，能使用数学、自然科学、工程基础和专业知识分析实际工程中结构、电路、信号等相关具体问题。

【1.3】3、具备对常用信号、线性系统的特性、功能及应用进行分析和理解的基础能力，能够理解典型线性电路系统、滤波器、调制解调系统以及信号的时频特性和基本构成原理，能够针对实际工程问题和应用对象进行方案分析。

【1.4】4、具备对线性系统与信号的基本设计与分析能力，能运用基本原理、数理工具和工程方法，完成电子通信领域相关的复杂工程问题与系统设计中单元与环节的正确表达。

信号与系统课程介绍

30
输入信号
系统
输出信号
➢什么是信号？ ➢什么是系统？ ➢输入信号作用于系统产生什么样的输出信号？
6
声音信号：空气压力随时间变化的函数
音乐信号语音信号
鸟叫信号心音信号
7
气温和风速信号
8
心电信号
9
心电信号
不同心脏病人的心电图：
10
脑电信号
11
脑电信号
脑电的主要频率成分：
<4Hz 的成分，深睡
4Hz～8Hz 的成分；浅睡 8Hz～13Hz的成分；清醒 >13Hz 的成分；受刺激或思考
12
常见信号
电压，电流，磁通；温度，压力，压强；光，机械振动；
电信号
流量，水位，潮位；价格，经济指数，股市指数；社会信号
人体生理信号：ECG(心电), EEG(脑电), EOG(眼电),EMG(肌电), PCG(心音)等等。
2、《信号与系统》，主编：陈后金，胡健，高等教育出版社，2007
3、《信号与系统》，Alan V.Oppenheim等著，刘树堂译，西安交通大学出版社，1998
4、《信号与系统学习指导及习题精解》，陈后金主编，清华、交大出版社，2005
5、《信号与线性系统分析》（第三版），吴大正，高等教育出版社，2008.
2、信号的表现形式
▪数学表达式或波形、图像 ▪常为时间(t)、位置(x, y)或空间(x, y, z)的函数; ▪根据载体的不同，有各种信号，如声、光、电信号等。
3、电信号（研究的主要信号形式）
▪电信号: 通常指随时间变化的电压或电流。非电信号可以通过传感器转换成电信号，便于传输和处理。
15
电信号与非电信号的转换