《信号与系统》课程教学大纲

《信号与系统》课程教学大纲

课程编码：A0303051

总学时：64

理论学时：64

实验学时：0

学分：4

适用专业：通信工程

先修课程：电路，高等数学，复变函数与积分变换，线性代数

一、课程的性质与任务

《信号与系统》是电类专业的一门重要的专业课程。它的任务是研究信号和线性非时变系统的基本理论和基本分析方法，要求掌握最基本的信号变换理论，并掌握线性非时变系统的分析方法，为学习后续课程，以及从事相关领域的工程技术和科学研究工作奠定坚实的理论基础。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，以及状态方程与状态变量分析法等相关内容。通过实验，使学生掌握利用计算机进行信号与系统分析的基本方法，加深对信号与线性非时变系统的基本理论的理解，训练学生的实验技能和科学实验方法，提高分析和解决实际问题的能力。

二、课程学时分配

教学章节理论实践

第一章：信号与系统导论6

第二章：连续系统的时域分析8

第三章：信号与系统的频域分析18

第四章：连续系统的复频域分析10

第五章：系统函数的零、极点分析8

第六章：离散系统的时域分析6

第七章：离散系统的Z域分析8

总计64

三、课程的基本教学内容及要求

第一章信号与系统导论（6学时）

1.教学内容

（1）历史的回顾，应用领域，信号的概念

（2）系统的概念，常用的基本信号

（3）信号的简单处理，单位冲激函数

2.重点及难点

教学重点：信号的描述、阶跃信号与冲激信号；信号的运算；线性时不变系统判据；系统定义

教学难点：信号及其分类，信号分析与处理，系统分析

3.课程教学要求

了解信号与系统的定义及二者之间的关系。了解信号的分类，掌握信号的基本运算。掌握阶跃函数和冲激函数的定义，性质及二者之间的关系。了解系统的数学模型及框图表示。掌握系统的性质。

第二章连续系统的时域分析（8学时）

1.教学内容

（1）线性时不变系统描述及其响应

（2）冲激响应与阶跃响应

（3）卷积及其应用

（4）特征函数及其应用

2.重点及难点

教学重点：系统微分方程的建立，零输入与零状态响应，卷积的概念与性质，系统的卷积分析，特征函数的建立教学难点：卷积的计算

3.课程教学要求

本章需要学生了解连续系统的响应的微分方程经典解；掌握零输入响应和零状态响应的定义及计算方法；掌握冲激响应和阶跃响应的定义及求法；掌握利用卷积积分定义及图解法求系统零状态响应及卷积积分的性质。在教学过程中应多布置练习题让学生练习，同时每一步的推导过程要尽可能详细的向学生介绍清楚。

第三章信号与系统的频域分析（18学时）

1.教学内容

（1）周期信号的分解与合成

（2）周期信号的频谱

（3）非周期信号的频谱

（4）傅里叶变换的性质与应用

（5）周期信号的傅里叶变换

（6）系统的频域分析

（7）取样定理及其应用

2.重点及难点

教学重点：周期信号的复指数级数表示，双边频谱与信号的带宽，卷积定理，系统函数与无失真传输，取样信号以及取样定理，信号的调制与解调，正弦调幅与频分复用，脉冲调幅与时分复用

教学难点：弦调幅与频分复用，脉冲调幅与时分复用

3.课程教学要求

要求学生了解周期信号的级数表示。理解周期信号频谱的特点，非周期信号的频谱密度，会画频谱图。牢记傅立叶变换的定义及典型信号的傅立叶变换，熟练掌握傅立叶变换性质（线性、对称性、尺度变换、时移、频移、时域卷积、频域卷积、时域微分、时域积分、频域微分、帕塞瓦尔定理）。掌握部分分式展开法求傅立叶逆变换。熟练掌握线性时不变系统的频域分析方法。深刻理解和

掌握抽样定理及在实际工程问题中的应用，掌握不失真传输条件与理想低通滤波器的定义。

第四章连续系统的复频域分析（10学时）

1.教学内容

（1）拉普拉斯变换

（2）拉普拉斯变换的主要性质

（3）拉普拉斯反变换

（4）系统的S域分析

2.重点及难点

教学重点：从傅里叶变换到拉普拉斯变换，常用信号的拉普拉斯变换，系统的线性性质，延时性质，微分定理，积分定理，卷积定理，初值与终值定理，微分方程的拉普拉斯变换解法，电路的S域模型及其应用

教学难点：连续时间系统的复频域分析

3.课程教学要求

要求学生深刻理解拉普拉斯变换的定义式、收敛域及基本性质；能够根据拉普拉斯的定义式及基本性质（线性、尺度变换、时移、复频移、时域卷积、时域微分、时域积分、S域微分），求一些常用信号的拉普拉斯变换。掌握部分分式展开法求解拉普拉斯逆变换。掌握S域中电路KCL，KVL的表示形式及电路元件的伏安关系；能根据时域电路模型正确的画出S域电路模型。熟练掌握连续系统的复频域分析法，

会求解全响应，零输入响应，零状态响应，以及冲激响应与阶跃响应。深刻理解系统函数H(S)的概念、梅森公式与H(S)的关系；掌握系统方框图、模拟框图与信号流图表示方法。了解Matlab方法用于连续时间系统的分析。

第五章系统函数的零、极点分析（8学时）

1.教学内容

（1）系统函数与系统模拟

（2）系统的零、极点

（3）线性系统的稳定性

（4）S域分析应用于控制系统

2.重点及难点

教学重点：系统函数与系统的方框图表示与模拟，系统函数的零、极点，系统函数的零、极点分布与时域特性的关系，系统的零极点分布与频域特性的关系，系统的稳定性概念与稳定性判据，开环与闭环控制

教学难点：零极点分布与时域、频域的关系。

3.课程教学要求

了解H(S)的零、极点分布与时域特性的关系，掌握系统的稳定性判据。因此对于零极点的求解方法必须准确掌握。

第六章离散系统的时域分析（6学时）

1.教学内容

（1）离散时间信号