《信號(hào)與系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

《信號(hào)與系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程名稱：信號(hào)與系統(tǒng)（SignalsandSystems）課程編碼：1501XK031課程類別：工程基礎(chǔ)-必修學(xué)分：4分總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)，其中，授課學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)適用專業(yè)：電子信息工程先修課程：電路分析基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理B一、課程性質(zhì)本課程是電子信息工程專業(yè)的工程基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和工程性。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握模擬信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念和基本理論，使學(xué)生了解傅里葉變換、拉普拉斯變換和Z變換的性質(zhì)和特點(diǎn)，具備對(duì)連續(xù)信號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別、表達(dá)、建模與分析的能力，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打好基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)（一）育人目標(biāo)與工程人才的培養(yǎng)定位進(jìn)行對(duì)接，重點(diǎn)聚焦到厚植工程師價(jià)值觀和工程倫理道德上來(lái)；培養(yǎng)具有倫理意識(shí)、以造福人類和可持續(xù)發(fā)展為理念的現(xiàn)代工程師，培養(yǎng)學(xué)生在面對(duì)道德困境時(shí)，做出正確的判斷和選擇；結(jié)合工程實(shí)例，增加“代入感”樹(shù)立主人翁意識(shí)，樹(shù)立一種大局觀，提高學(xué)生服務(wù)國(guó)家服務(wù)人民的社會(huì)責(zé)任感；領(lǐng)略中國(guó)智慧，激發(fā)學(xué)生的中國(guó)道路自信和行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展信心。注重鼓勵(lì)學(xué)生在專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)之余，養(yǎng)成勤鍛煉、有情趣、愛(ài)勞動(dòng)的生活取向，注重因地制宜，發(fā)揮高校自身的學(xué)科研究?jī)?yōu)勢(shì)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)資源、校史育人功能，最大限度創(chuàng)設(shè)條件，激活學(xué)生的創(chuàng)造活力，將學(xué)生培養(yǎng)成品德高尚、專業(yè)過(guò)硬、體魄強(qiáng)健、審美高雅、熱愛(ài)勞動(dòng)的新時(shí)代好青年。（二）知識(shí)和能力目標(biāo)掌握信號(hào)和線性系統(tǒng)分析的基本概念、基本原理和基本方法，對(duì)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行建模與簡(jiǎn)化（畢業(yè)要求1.2）;掌握連續(xù)與離散兩類系統(tǒng)的時(shí)域和變換域分析方法，掌握連續(xù)信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分析、傅里葉變換分析及采樣信號(hào)的傅里葉分析的基本理論和方法；能對(duì)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)與分析（畢業(yè)要求2.2）。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)11.2能運(yùn)用工程與電子信息的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)電子信息系統(tǒng)的電子線路、信號(hào)與傳輸工程問(wèn)題進(jìn)行合理簡(jiǎn)化、建模。課程目標(biāo)22.2能運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理及其模型對(duì)信號(hào)處理與傳輸領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別、表達(dá)與分析。三、基本要求本課程以信號(hào)和系統(tǒng)的概念為基礎(chǔ)、以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域和變換域的分析為重點(diǎn)、以拉普拉斯變換、Z變換、傅里葉變換為核心，主要介紹信號(hào)和系統(tǒng)的基本概念、連續(xù)系統(tǒng)時(shí)域分析、連續(xù)系統(tǒng)拉普拉斯變換分析、離散系統(tǒng)時(shí)域分析、離散系統(tǒng)的Z變換分析、信號(hào)的頻譜分析及系統(tǒng)頻域分析、采樣信號(hào)的傅里葉分析，同時(shí)密切聯(lián)系系統(tǒng)建模和系統(tǒng)模擬，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。教學(xué)過(guò)程中要注意與先修課程基礎(chǔ)知識(shí)的聯(lián)系，掌握信號(hào)的分類、表示和運(yùn)算、以及系統(tǒng)的分類、性質(zhì)、建模與識(shí)別，在連續(xù)信號(hào)和系統(tǒng)部分的講述中，注意對(duì)基本連續(xù)信號(hào)尤其是階躍信號(hào)、沖激信號(hào)的定義、性質(zhì)、作用等的全面準(zhǔn)確介紹和培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用時(shí)域分析和拉普拉斯變換分析的能力。在離散信號(hào)和系統(tǒng)部分的講述中，應(yīng)結(jié)合連續(xù)部分已講授的知識(shí)和結(jié)論，突出離散化概念，使得學(xué)生更加容易理解離散信號(hào)與系統(tǒng)及其時(shí)域分析和Z變換分析的思路與方法。在譜分析部分的講述中，應(yīng)先借助傅里葉級(jí)數(shù)并賦予其物理含義，準(zhǔn)確介紹頻譜概念的基礎(chǔ)上，引入系統(tǒng)的頻域分析法，使得學(xué)生更好理解信號(hào)的無(wú)失真?zhèn)鬏敗⒗硐霝V波器、調(diào)制與解調(diào)及信號(hào)采樣的原理與方法。四、教學(xué)內(nèi)容分章節(jié)說(shuō)明教學(xué)內(nèi)容，課時(shí)安排，并說(shuō)明教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)、主要教學(xué)模式（包括授課、自學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、大作業(yè)等）以及對(duì)應(yīng)的知識(shí)、能力要求。章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)教學(xué)模式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1信號(hào)與系統(tǒng)概念6課堂授課，課后練習(xí)2題12連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析6課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)6題、測(cè)驗(yàn)1/23連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析16課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)4題1/24離散系統(tǒng)的時(shí)域分析6課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)8題1/25離散系統(tǒng)的Z變換分析10課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)2題、測(cè)驗(yàn)1/26連續(xù)信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分析4課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)4題，部分自學(xué)1/27連續(xù)信號(hào)的傅里葉變換分析12課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)業(yè)6題，測(cè)驗(yàn)1/28采樣信號(hào)的傅里葉分析4課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)3題，部分自學(xué)1/2第一章信號(hào)與系統(tǒng)概念1．信號(hào)的概念基本連續(xù)信號(hào)沖激函數(shù)信號(hào)的運(yùn)算信號(hào)的時(shí)域分解系統(tǒng)的概念和性質(zhì)系統(tǒng)舉例本章重點(diǎn)：了解信號(hào)、系統(tǒng)的概念、分類方法掌握沖激信號(hào)的定義及性質(zhì)，信號(hào)時(shí)域分解，系統(tǒng)的性質(zhì)及應(yīng)用能力：能夠用信號(hào)與系統(tǒng)的基本知識(shí)用于信號(hào)處理系統(tǒng)的復(fù)雜工程問(wèn)題。第二章連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析系統(tǒng)模型的建立微分方程的經(jīng)典解法零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)4.沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)卷積積分系統(tǒng)的互聯(lián)相關(guān)及其應(yīng)用卷積與變換法本章重點(diǎn)：了解系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建方法熟悉微分方程的經(jīng)典解法，系統(tǒng)互聯(lián)的含義掌握零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的定義、求法，掌握沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的定義、含義、相互關(guān)系，掌握卷積積分的定義與求法。了解信號(hào)相關(guān)概念、卷積與變換法能力：能夠用連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析法用于分析信號(hào)處理系統(tǒng)的復(fù)雜工程問(wèn)題。第三章連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析拉普拉斯變換和收斂域拉普拉斯變換的性質(zhì)拉普拉斯反變換微分方程的拉普拉斯變換解動(dòng)態(tài)電路的拉普拉斯變換分析系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)流圖與梅森公式PID控制器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)波特圖系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)與濾波器設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)：了解拉氏變換的定義、收斂域掌握拉氏變換的性質(zhì)、拉氏反變換的求法，掌握微分方程的拉氏變換解法和動(dòng)態(tài)電路的拉氏變換分析法，掌握系統(tǒng)模擬圖，掌握信號(hào)流圖和梅森公式熟悉頻率響應(yīng)。了解PID控制器、波特圖等能力：能夠用連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析法用于分析與解決信號(hào)處理系統(tǒng)的復(fù)雜工程問(wèn)題。第四章離散系統(tǒng)的時(shí)域分析離散時(shí)間信號(hào)及其時(shí)間特性離散系統(tǒng)的描述及其性質(zhì)差分方程的解法沖激序列響應(yīng)與階躍序列響應(yīng)離散卷積系統(tǒng)的互聯(lián)地震勘探系統(tǒng)中的應(yīng)用：反卷積及其應(yīng)用本章重點(diǎn)：熟悉離散信號(hào)及特性、離散系統(tǒng)描述和分類掌握差分方程的求解，掌握沖激序列響應(yīng)與階躍序列響應(yīng)的定義、關(guān)系、求法掌握離散卷積的定義、含義、性質(zhì)、求法熟悉離散系統(tǒng)互聯(lián)知識(shí)了解反卷積及應(yīng)用能力：能夠用離散系統(tǒng)的時(shí)域分析法用于分析離散信號(hào)系統(tǒng)的復(fù)雜工程問(wèn)題。第五章離散系統(tǒng)的z變換分析1．z變換及收斂域2．z變換的性質(zhì)z反變換差分方程的z變換解系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系電視機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用：數(shù)字梳狀濾波器本章重點(diǎn)：熟悉Z變換定義、收斂域定義及確定、z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系掌握Z(yǔ)變換的性質(zhì)，反Z變換，差分方程的Z變換解，離散系統(tǒng)函數(shù)和系統(tǒng)特性，離散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，離散系統(tǒng)頻率響應(yīng)了解數(shù)字梳狀濾波器能力：能夠用離散系統(tǒng)的z變換分析法用于分析離散信號(hào)系統(tǒng)的復(fù)雜工程問(wèn)題。第六章連續(xù)信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分析三角型傅里葉級(jí)數(shù)指數(shù)型傅里葉級(jí)數(shù)周期信號(hào)的頻譜分析4.傅里葉級(jí)數(shù)的性質(zhì)周期信號(hào)激勵(lì)下的系統(tǒng)響應(yīng)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用：電力系統(tǒng)諧波分析本章重點(diǎn)：熟悉周期信號(hào)的三角型、指數(shù)型傅里葉級(jí)數(shù)、傅里葉級(jí)數(shù)的性質(zhì)掌握周期信號(hào)的頻譜分析，周期信號(hào)激勵(lì)下的系統(tǒng)響應(yīng)了解電力系統(tǒng)諧波分析能力：能夠?qū)B續(xù)信號(hào)進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，對(duì)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行諧波分析。第七章連續(xù)信號(hào)的傅里葉變換分析傅里葉變換傅里葉變換的性質(zhì)周期信號(hào)的傅里葉變換4.傅里葉反變換無(wú)失真?zhèn)鬏斉c理想濾波器通信系統(tǒng)中的應(yīng)用：調(diào)制與解調(diào)本章重點(diǎn)：掌握傅里葉變換定義、含義掌握傅里葉變換的性質(zhì)，并靈活運(yùn)用這些性質(zhì)，掌握傅里葉反變換掌握周期信號(hào)的傅里葉變換掌握傅里葉變換的三大應(yīng)用：無(wú)失真?zhèn)鬏?、理想濾波器、調(diào)制與解調(diào)能力：能夠?qū)B續(xù)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，對(duì)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行頻譜分析。第八章采樣信號(hào)的傅里葉分析1．時(shí)域采樣與采樣定理采樣定理的應(yīng)用信號(hào)重構(gòu)本章重點(diǎn)：掌握采樣定理了解采樣定理的應(yīng)用、了解信號(hào)重構(gòu)能力：能夠分析采樣信號(hào)的頻譜。五、教學(xué)方法本課程采用理論教學(xué)與課堂、課后習(xí)題等相結(jié)合的教學(xué)方式方法，主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂教學(xué)、課堂和課后習(xí)題練習(xí)以及課后自學(xué)。課堂教學(xué)課堂教學(xué)以“互動(dòng)式”方法為主導(dǎo)，在這一教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生以聽(tīng)課為主，并適當(dāng)參與討論，每次課程開(kāi)始或課程中間進(jìn)行提問(wèn)，課后留有思考題、基本練習(xí)題和復(fù)習(xí)提高題。教師主要講授課程的基本概念、基本理論和基本方法。同時(shí)，有意識(shí)設(shè)計(jì)一些討論性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)進(jìn)行思考?？紤]到本課程涉及內(nèi)容多，故采用多媒體教學(xué)手段，以提高課堂效率。課堂、課后習(xí)題和自學(xué)課堂上，教師會(huì)有針對(duì)性的提出一些問(wèn)題。其中，教師簡(jiǎn)要介紹理論方法，具體由學(xué)生獨(dú)立完成，教師批改后，再逐一給學(xué)生講解存在的問(wèn)題。對(duì)于本課程中主要知識(shí)點(diǎn)，布置適當(dāng)習(xí)題，讓學(xué)生在課堂和課后進(jìn)行練習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步理解和鞏固課程所學(xué)的基本概念、基本理論和方法。精選講課內(nèi)容，精講重點(diǎn)難點(diǎn)，安排同學(xué)自學(xué)易于理解的內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力以及抓住要點(diǎn)的能力。六、考核與評(píng)價(jià)方式及標(biāo)準(zhǔn)1．考核標(biāo)準(zhǔn)與成績(jī)?cè)u(píng)定課程考核包括平時(shí)成績(jī)、期末考試兩個(gè)部分。平時(shí)成績(jī)（百分制），包括課堂測(cè)驗(yàn)、作業(yè)等。平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本要求評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）能夠根據(jù)模擬信號(hào)與模擬信號(hào)與系統(tǒng)的模擬信號(hào)與系統(tǒng)的模擬信號(hào)與系統(tǒng)的模擬信號(hào)與系統(tǒng)的系統(tǒng)的基本概念和基基本概念正確，傅基本概念比較正基本概念基本正基本概念錯(cuò)誤，傅礎(chǔ)知識(shí)，根據(jù)傅里葉里葉變換、拉普拉確，傅里葉變換、確，傅里葉變換、里葉變換、拉普拉變換和拉普拉斯變換、Z變換的性質(zhì)，對(duì)連續(xù)信號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別、表達(dá)、建模與分析。斯變換、Z變換的理解正確，對(duì)連續(xù)信號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別準(zhǔn)確、表達(dá)正確、分析與建模拉普拉斯變換、Z變換的理解比較正確，對(duì)連續(xù)信號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別和表達(dá)比較正確。拉普拉斯變換、Z變換的理解部分正確，對(duì)連續(xù)信號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別和表達(dá)基本正確。斯變換、Z變換的理解錯(cuò)誤，對(duì)連續(xù)信號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別表達(dá)錯(cuò)誤。合理。期末考試（百分制）閉卷，題型包括：是非判斷題、選擇題、填空題、作圖題、分析與計(jì)算題。課程期末考試考核內(nèi)容與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本要求評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)比例（%）優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目掌握信號(hào)和線性系統(tǒng)分信號(hào)與系統(tǒng)的基信號(hào)與系統(tǒng)的信號(hào)與系統(tǒng)的信號(hào)與系統(tǒng)的標(biāo)析的基本概念、基本原理本概念、基本理基本概念、基本基本概念、基本基本概念、基本1和基本方法，能夠在后續(xù)論正確，并能進(jìn)理論比較正確，理論基本正確，理論錯(cuò)誤，無(wú)法課程的學(xué)習(xí)和之后的工行正確的運(yùn)用并能進(jìn)行比較并能進(jìn)行基本進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)60作中靈活應(yīng)用這些理論、正確的運(yùn)用正確的運(yùn)用用知識(shí)與方法解決可能遇到的問(wèn)題。目掌握連續(xù)與離散兩類系對(duì)傅里葉變換、對(duì)傅里葉變換、對(duì)傅里葉變換、對(duì)傅里葉變換、標(biāo)統(tǒng)的時(shí)域和變換域分析拉普拉斯變換、Z拉普拉斯變換、拉普拉斯變換、拉普拉斯變換、2方法，掌握連續(xù)信號(hào)的傅變換的理解正Z變換的理解Z變換的理解Z變換的理解里葉級(jí)數(shù)分析、傅里葉變確，對(duì)連續(xù)信號(hào)、比較正確，對(duì)連正確，對(duì)連續(xù)信錯(cuò)誤，對(duì)連續(xù)信換分析及采樣信號(hào)的傅里葉分析的基本理論和方法；能對(duì)實(shí)際信息系統(tǒng)連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別準(zhǔn)確、表達(dá)續(xù)信號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別和號(hào)、連續(xù)LTI系統(tǒng)和離散LTI系統(tǒng)的識(shí)別表40進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)、建模與正確、分析與建和表達(dá)比較正表達(dá)基本正確。達(dá)錯(cuò)誤。分析。模合理。確。注：該表格中的比例為期末考試試卷成績(jī)比例。成績(jī)?cè)u(píng)定為：考試成績(jī)*70%+平時(shí)成績(jī)*30%。2．課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)分析報(bào)告一、課程基本信息課程名稱信號(hào)與系統(tǒng)課程性質(zhì)工程基礎(chǔ)，必修學(xué)時(shí)學(xué)分64/4開(kāi)課學(xué)期專業(yè)班級(jí)考核方式考試，閉卷任課教師：評(píng)價(jià)人員：課程組長(zhǎng)，命題教師，閱卷教師二、課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)估課程目標(biāo)支撐指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)源評(píng)價(jià)依據(jù)分值平均分達(dá)成度值Ki評(píng)價(jià)方式畢業(yè)要求1.2能運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理對(duì)電子系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵模塊進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別、表達(dá)與分析。目標(biāo)1：掌握信號(hào)和線性系統(tǒng)分析的基本概念、基本原理和基本方法，對(duì)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行建模與簡(jiǎn)化期末考試：信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本理論（60分）T10=60試題構(gòu)成說(shuō)明T1=40?1*0.7+?1*0.3?10?10=0.71平時(shí)作業(yè)A10=100A1=81畢業(yè)要求2.2能運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理及其模型對(duì)信號(hào)傳輸領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別、表達(dá)與分析。目標(biāo)2：掌握連續(xù)與離散兩類系統(tǒng)的時(shí)域和變換域分析方法，掌握連續(xù)信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分析、傅里葉變換分析及采樣信號(hào)的傅里葉分析的基本理論和方法；能對(duì)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)與分析期末考試：（1）連續(xù)信號(hào)與LTI系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析；（2）連續(xù)信號(hào)與LTI系統(tǒng)的傅里葉變換分析；（3）離散信號(hào)與LTI系統(tǒng)的Z變換分析。(40分)T20=40試題構(gòu)成說(shuō)明T2=3