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《信号与系统》课程教学大纲

一、课程基本概况
课程中文名称信号与系统
课程英文名称Signals&systems课程编号19132101
课程类别□公共必修课□公选课□院级限选课□学科基础课■专业基础课
□专业限选课□专业任选（拓展）课□方向特色课（双百班课程）
总学时48讲授学时42实验学时6
总学分3开课学院（部）理学院开课系物理与光电科学系
（室）
授课对象电子科学与技术专业本科生
先修课程
二、课程简介
《信号与系统》课程是电子科学与技术专业的一门主干专业基础课，也是研究生的入学
考试课程之一。这门课的主要任务是研究确定信号通过线性时不变系统进行传输、处理的基
本理论和分析方法。主要内容是研究信号的时域和频域特性，研究系统的五种分析方法，即
时域分析法（包括卷积分析法）、傅里叶变换分析法、拉普拉斯变换分析方法、z变换分析
法和状态变量分析法。
三、课程教学总体目标
使学生掌握信号与系统概念、原理、分析方法，具备分析系统和处理信号，以及运用计
算机模拟解决信号与系统实际问题的能力，培养学生的综合分析系统问题能力，提高抽象思
维水平。
四、理论教学内容及要求
第一章信号概述
【教学目标】
（1）了解信号的定义和分类，信号概念的产生和发展的历史背景。
（2）理解典型连续、离散时间信号的定义及分类，信号的算子表示。
（3）掌握信号的基本运算，卷积运算，信号的分解。
【学时分配】6学时
【授课方式】讲授和讲解习题
【授课内容】
1.1信号的定义和分类
（1）信息的定义，信号的变量（时间，单变量），信号处理的目的（提取、过滤、转化、
识别）。
（2）信号的分类，识别各类信号。
1.2典型连续时间信号及其性质
1.3典型离散时间信号及其性质
1.4信号的基本运算
加减、相乘、反褶、尺度变换、移位、微积分运算（连续信号）、差分和累加运算
（离散信号）。
1.5因果信号的算子表示
（1）连续算子和离散算子的定义及性质。
（2）因果连续信号的算子表示：用冲激信号和连续算子的乘积表示。
（3）有始离散信号的算子表示：用冲激序列和离散算子的乘积表示。
1.6信号的卷积运算
（1）卷积的定义（连续信号的卷积积分、离散信号的卷积和），图形解释（反褶、移位、
相乘、积分或求和）。
（2）卷积的性质：交换律、分配率、结合律、时移性质、与冲激函数的卷积、卷积的
微分、卷积的积分、卷积的微积分性质。
（3）卷积的计算方法：定义、性质、算子法、竖式乘法。
（4）信号的相关。
（5）常用函数的卷积。
1.7信号的分解
交直流分解、奇偶分解、脉冲分解、实部虚部分解。
【教学重点和难点】
（1）重点：信号的定义、分类和基本运算，单位阶跃信号和单位冲激信号，信号的卷积运
算。
（2）难点：用算子来表示信号，理解卷积的物理意义。
【授课方法与手段】
（1）教学方法：讲授式、案例式
（2）教学手段：板书、多媒体
【课外学习指导的要求】
（1）高等数学（函数微积分，函数极限）。
（2）课后习题1-2道。
第二章系统概述
【教学目标】
（1）了解系统的定义、分类和性质，线性时不变系统（LTI）的定义，传输算子的定义，系
统模拟的基本单元。
（2）理解系统的分析方法，LTI系统的方程描述，LTI系统的模拟图、信号流图。
（3）掌握为特定系统建立输入输出方程，系统模拟图、信号流图，运用梅森公式求传输算
子。
【学时分配】6学时
【授课方式】讲授和讲解习题
【授课内容】
2.1系统的定义
系统是对反映输入信号与输出信号关系的物理过程的描述。本课程研究单输入单输
出系统。
2.2系统的分类及性质
2.3系统的分析方法
（1）系统分析的定义：对给定系统，求出对于给定激励的响应
（2）系统分析的方法：输入输出法（系统外部）、状态变量法（系统内部）
2.4LTI连续时间系统的输入输出方程
（1）微分方程：n阶常系数微分方程。
（2）算子方程：用算子表示微分方程。
（3）传输算子：传输算子可以表示系统，也可进行系统模拟和分析。
2.5LTI离散时间系统的输入输出方程
（1）差分方程：N阶线性常系数差分方程。
（2）算子方程：用算子表示差分方程。
（3）传输算子。
2.6LTI系统的模拟
（1）基本单元：加法器、标量乘法器、积分器、单位延时器。
（2）模拟图：直接形式、级联结构形式、并联结构形式。
2.7信号流图
（1）一些信号流图的术语，如节点、支路、转移函数等。
（2）绘制信号流图：从模拟图转化，或用梅森公式。
2.8梅森公式
从信号流图计算传输算子，或从传输算子绘制信号流图。
【教学重点和难点】
（1）重点：系统的输入输出方程，梅森公式。
（2）难点：如何求系统传输算子，如何画系统模拟图、信号流图。
【授课方法与手段】
（1）教学方法：讲授式、案例式
（2）教学手段：多媒体