信号分析与处理教学大纲.docx

信号分析与处理教学大纲目录一、教学目的和要求3二、教学中应注意的问题4三、教学内容4第一章信号与系统的基本概念4第一节信号的概念与分类5第二节基本的连续时间信号5第三节信号的运算与变换5第四节系统的描述与分类5第五节线性时不变系统的基本性质5第六节连续时不变系统分析方法综述5第七节信号变换与运算及系统判断的MATLAB实现5第二章连续时间系统的时域分析5第一节连续时间系统的数学模型与算子表示法 5第二节续时间系统的响应5第三节冲激响应与阶跃响应5第四节卷积5第五节卷积的性质5第六节 连续时间系统时域分析的MATLAB实现5第三章连续时间信号的频域分析5第一节信号的正交分解6第二节周期信号的傅里叶级数分解6第三节周期信号的频谱6第四节非周期信号的频谱6第五节傅里叶变换的性质6第六节周期信号的傅里叶变换6第七节帕塞瓦尔定理与功率谱、能量谱6第八节连续时间信号频域分析的MATLAB实现6第四章 连续时间系统的频域分析6第一节系统响应的频域分析6第二节无失真传输6第三节理想低通滤波器与系统的物理可实现性6第四节希尔伯特变换6第五节调制与解调6第六节抽样定理6第七节频分复用与时分复用6第八节 连续时间系统频域分析的MATLAB实现 6第五章连续时间信号与系统的复频域分析6第一节拉普拉斯变换7第二节拉普拉斯变换的性质7第三节拉普拉斯反变换7第三节连续时间系统的复频域分析7第五节系统函数与系统特性7第六节线性系统的模拟7第七节 连续时间系统复频域分析的MATLAB实现7第六章离散时间信号与系统的时域分析7第一节离散时间信号基础7第二节离散时间系统7第三节离散时间系统的时域响应7第三节 单位序列响应与单位阶跃响应 7第六节离散时间系统时域分析的MATLAB实现7第七章离散时间信号与系统的Z域分析7第一节z变换8第二节z变换的性质8第三节z反变换8第四节Z变换与拉普拉斯变换的关系8第五节 差分方程的Z变换求解8第六节系统函数与系统特性8第七节离散时间系统的频率响应8第八节 离散时间系统的z域模拟8第九节离散时间系统z域分析的MATLAB实现8第八章系统的状态变量分析8第一节状态方程8第二节状态方程的建立8第三节状态方程的求解8第四节系统的可控制性与可观测性8第五节 系统的状态变量分析的MATLAB实现8四、教学课时分配8五、教材与参考书目9一、教学目的和要求本课程是自动化工程专业（测控技术方向），继电路分析基础之后，所开设 的一门限制性选修课（专业基础课）。它主要讨论确定信号的特性，线性时不变 系统的特性，信号的基本分析方法，线性系统的基本分析方法。通过本课程的学习，使学生掌握信号及线性系统分析的基本理论和基本的分 析方法，进一步培养学生的思维推理能力和分析运算能力，为学习通信原理、自 动控制理论、数字信号处理、数字图像处理、信号检测等后续课程打下必要的基 础：1 .掌握连续信号的时域、频域、复频域分解的数学方法，理解其物理含义 及特性；掌握离散信号的时域、Z域分解的数学方法，理解其物理含义及特性。2 .掌握连续系统的时域、频域、复频域分解的数学方法；掌握离散系统的 时域、Z域分析方法；熟练掌握时域中的卷积运算和变换域中的傅里叶变换、拉 普拉斯变换、Z变换等数学工具。3 .掌握系统函数，系统函数的零、极点与系统时域响应、频域响应的关系; 掌握系统稳定性的概念及其判定方法。4 .掌握线性系统的状态变量分析法。先修课程：高等数学、复变函数与积分变换、电路分析。后续课程：自动控制理论、数字信号处理、现代控制理论。二、教学中应注意的问题在课堂教学中，重点讲解信号与系统的基本原理、基本概念与基本方法，信 号表达与系统描述的数学概念、物理概念与工程概念。锻炼学生的认知能力以提 高学生自主性学习和研究性学习的能力，同时培养学生应用信号与系统的基本理 论与方法分析问题和解决问题的能力。由于目前学时所限，离散信号与系统部分可以选讲，未讲部分留在数字信 号处理.课程中讲授。教学过程中，要体现“精讲多练”的教学思路，充分运用 启发式教学，调动学生的学习积极性。信号与系统课程涉及较多的数学知识，必 须通过习题检验学生对授课内容的掌握情况；课后习题紧扣教学内容。MATLAB己在计算机仿真课中讲授，建议课堂上要运用MATLAB工具演示 例题及实验现象。三、教学内容第一章信号与系统的基本概念本章主要内容：信号与系统的定义、分类及特性，信号与系统的相互关系， 以及信号与系统分析方法概述。要求学生掌握信号的定义及分类，系统的描述、分类及特性，重点掌握确定 信号及线性时不变系统的特性，了解其分析方法。第一节信号的概念与分类 第二节基本的连续时间信号 笫三节信号的运算与变换第四节系统的描述与分类第五节线性时不变系统的基本性质第六节连续时不变系统分析方法综述第七节信号变换与运算及系统判断的MATLAB实现第二章连续时间系统的时域分析本章主要内容：连续时间基本信号的描述与特性，以及基本信号之间的相互 关系，信号的基本运算，微分算子，信号的时域分解。单位冲激信号是连续时域的基本信号。信号可以分解为单位冲激信号的线性 组合，即卷积积分。掌握基本信号的表示方法与特性，尤其是单位冲激信号和单位序列信号的特 性。掌握信号的基本运算，特别是信号卷积的概念及计算方法。掌握信号的分解, 深刻理解连续信号可表达为冲激信号的线性组合（卷积积分）。第节连续时间系统的数学模型与算子表示法第二节续时间系统的响应第三节冲激响应与阶跃响应第四节卷积第五节卷积的性质第六节 连续时间系统时域分析的MATLAB实现第三章连续时间信号的频域分析本章主要内容：信号的正交分解，连续时间周期信号与非周期信号的傅里叶 表达，信号的功率/能量谱，帕塞瓦尔定理等。频域的基本信号为复指数信号。LTI系统对复指数信号的响应，是同频率的 复指数信号，只是幅度和相位发生了变化。从数学概念、物理概念及工程概念深 刻理解周期信号的频谱概念及非周期信号的频谱密度概念。第一节信号的正交分解第二节周期信号的傅里叶级数分解第三节周期信号的频谱第四节非周期信号的频谱第五节傅里叶变换的性质第六节周期信号的傅里叶变换第七节帕塞瓦尔定理与功率谱、能量谱第八节连续时间信号频域分析的MATLAB实现第四章连续时间系统的频域分析本章主要内容：连续时间信号离散化及时域抽样定理。连续时间系统响应的 频域分析，系统频率特性的物理概念，无失真系统及理想低通滤波器的频域描述, 以及信号的调制与解调等。通过掌握基本信号的频域分析，熟练掌握连续时间信号傅里叶变换的基本性 质及应用，建立信号时域与频域的对应关系。深刻理解时域抽样定理的内容及其 意义。 掌握连续时间系统的频域表示，掌握连续时间系统响应的频域分析。掌 握无失真系统与理想低通滤波器的特性。第一节系统响应的频域分析第二节无失真传输第三节理想低通滤波器与系统的物理可实现性第四节希尔伯特变换第五节调制与解调第六节抽样定理第七节频分复用与时分复用第八节连续时间系统频域分析的MATLAB实现第五章连续时间信号与系统的复频域分析本章主要内容：连续时间信号的拉普拉斯变换及其基本性质，连续时间系统 响应的复频域分析，连续时间系统的系统函数及系统模拟。熟练掌握信号单边拉普拉斯变换及其基本性质，信号拉普拉斯反变换的基本 方法。掌握连续系统响应的复频域分析，特别是系统函数的概念，以及系统函数 与系统特性（频响特性、因果性、稳定性）的关系。掌握连续系统的模拟框图。第一节拉普拉斯变换第二节拉普拉斯变换的性质第三节拉普拉斯反变换第三节 连续时间系统的复频域分析第五节系统函数与系统特性第六节线性系统的模拟第七节连续时间系统复频域分析的MATLAB实现第六章离散时间信号与系统的时域分析本章主要内容：离散时间基本信号的描述与特性，以及基本信号之间的相互 关系，信号的基本运算，信号的时域分解。离散离散时间系统响应的时域分析， LTI离散时间系统零输入响应与零状态响应的概念，以及系统时域特性的描述单位序列信号是离散时域的基本信号。信号可以分解为单位序列信号的线性 组合（卷积和）。掌握线性时不变离散时间系统的数学模型，及离散时间系统响应时域分析的 概念及方法，掌握离散时间系统单位序列响应的物理概念，深刻理解卷积法计算 LT1系统的零状态响应的过程，以及与信号时域分解的关系。第一节离散时间信号基础第二节离散时间系统第三节离散时间系统的时域响应第三节单位序列响应与单位阶跃响应第五节卷积和第六节离散时间系统时域分析的MATLAB实现第七章离散时间信号与系统的z域分析本章主要内容：离散时间信号Z变换及其基本性质，离散时间系统的Z分析。熟练掌握离散信号单边Z变换及其性质，掌握离散系统的Z域分析方法。第一节Z变换第二节z变换的性质第三节Z反变换第四节Z变换与拉普拉斯变换的关系第五节差分方程的Z变换求解第六节系统函数与系统特性第七节离散时间系统的频率响应第八节离散时间系统的Z域模拟第九节离散时间系统z域分析的MATLAB实现第八章系统的状态变量分析本章主要内容：系统的状态空间描述，以及系统状态方程与输出方程。理解系统的状态与状态空间的概念，掌握系统状态方程的建立，状态方程的 求解、时域与变换域基本分析方法，了解系统可控性及可测性的概念。第一节状态方程第二节状态方程的建立第三节状态方程的求解第四节系统的可控制性与可观测性第五节系统的状态变量分析的MATLAB实现四、教学课时分配本课程计划课时48,其中理论授课40学时，实验授课8学时。教学课时分配表章节名称课时分配（学时）课堂 授课实算I： 机讨 论课 外备注第一章信号与系统的概念4第二章信号的时域分析62第三章连续时间信号的频域分析62第四章连续时间系统的领域分析64第五章连续系统的复频域分析6第六章离散系统的时域分析4第七章离散系统的Z域分析4第八章系统的状态变量分析4总学时408总授课课时48五、教材与参考书目教材：和卫星.信号与系统分析M.西安：西安电子科技大学出版社，2007年 参考书：1吴大正.信号与线性系统分析M.北京：高等教育出版社，2005年2郑君理.信号与系统M.北京：高等教育出版社，2000年3管致中.信号与系统M.北京：高等教育出版社，2004年奥本海姆等.信号与系统M.刘树棠译.西安：西安交大出版社，2002年