信 号 与 (线 性) 系 统 教 学 大 纲 - 北京工业大学

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1、信号与系统教学大纲SignalsandSystems课程编码：学时数：80学分数：5适用专业：电子信息工程、通信工程专业一．课程教学目标：信号与系统课程是电子学、信息技术、通信、自动化、计算机、信号处理、雷达、测量、系统工程等专业的重要技术基础课。它继《电路分析基础》之后，集中研究确定信号经线性时不变系统进行传输、处理的基本理论、基本分析方法和工程应用。本课程目的是为后续众多专业课程，如：模拟电子电路，数字电路，数字信号处理，通信原理，自动控制原理，计算机网络等奠定基础。二．教学内容基本要求及学时分配本课程在信号分析方面要求学生掌握信

2、号分析的基本理论和方法，包括：连续周期信号的付里叶级数，连续非周期信号的付里叶变换、连续信号的拉普拉斯变换、离散信号(序列)的z变换等。在性系统分析方面，要求学生掌握系统的各种描述方法，包括：连续系统微分方程的建立、离散系统差分方程的建立，系统的转换算子及转移函数的计算。在分析方法应用方面，则主要涉及卷积积分、卷积和以及付里叶级数、付里叶变换、拉普拉斯变换、z变换等方法求解线性系统；应用线性系统的稳定性判定条件对连续系统和离散系统进行稳定性分析；用模拟图、信流图概念对系统进行模拟以及状态方程的建立、由输入-输出方程求状态方程；连续系统

3、状态方程的复频域和时域解法；离散系统状态方程的解以及由状态方程作系统的模拟等内容。本课程的教学重点和难点主要集中在信号在正交函数空间的分解及线性时不变系统的特征函数这两个最基本的概念的展开上。重点和难点内容包括两个卷积(卷积积分与卷积和)、五个线性变换(傅里叶级数变换，傅里叶积分变换，拉普拉斯变换，Z变换和傅里叶Z变换)。学习本课程前应先修《高等数学》，《线性代数》，《积分变换》，《复变函数》，《电路分析基础》等课程。以本课程为基础的后续课程主要有《模拟电子线路》，《数字电路》，《通信电路》，《数字信号处理》，《通信系统》，《信号检测

4、》，《计算机网络》等等。教学内容安排如下：第一章绪论(6学时)第一章共9节，包括六方面内容：1.信号的分类；2.常用信号；3.信号的运算；4.系统模型及划分；5.线性时不变系统；6.系统分析方法本章习题配置约10题第二章连续时间系统时域分析(6学时)第二章共9节，包括四方面内容：1.系统微分方程的建立与求解；2.零输入与零状态响应；3.冲激响应与阶跃响应；4.卷积及其性质；本章习题配置约16题第三章傅里叶变换(12学时)第三章共11节，包括七方面内容：1.周期信号的频谱分析——傅里叶级数；2.非周期信号的频谱分析——傅里叶变换；3.傅

5、里叶变换的基本性质；4.卷积定理；5.周期信号的傅里叶变换；6.抽样信号的傅里叶变换；7.抽样定理。本章习题配置约25题第四章拉普拉斯变换(10学时)第四章共12节，包括九方面内容：1.拉普拉斯变换的定义及其收敛域；2.常用函数的拉普拉斯变换；3.拉普拉斯变换的基本性质；4.拉普拉斯逆变换；5.系统的复频域(s域)分析；6.卷积定理；7.系统函数；8.周期信号与抽样信号的拉普拉斯变换；9.拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。本章习题配置约16题第五章s域分析、极点与零点(6学时)第五章共9节，包括七方面内容：1.系统函数及零、极点分布；2

6、.自由响应与强迫响应、暂态响应与稳态响应；3.由系统函数零、极点分布决定频响特性；4.一阶系统s平面分析；5.二阶谐振系统s平面分析；6.波特图；7.系统的稳定性。本章习题配置约25题第六章连续时间系统的傅里叶分析(6学时)第六章共6节，包括五方面内容：1.非周期信号激励下系统的响应；2.周期信号激励下系统的响应；3.无失真传输；4.理想低通滤波器及其响应；5.调制与解调；本章习题配置约10题第七章离散时间系统时域分析(6学时)第七章共5节，包括五方面内容：1.离散时间序列；2.离散时间系统的数学模型；3.常系数线性差分方程的求解；4

7、.离散时间系统的单位样值响应；5.卷积(和)。本章习题配置约17题第八章z变换、离散时间系统的z域分析(8学时)第八章共9节，包括九方面内容：1.z变换定义及其收敛域；2.典型序列的z变换；3.逆z变换；4.z变换的基本性质；5.z变换与拉普拉斯变换的关系；6.利用z变换解差分方程；7.离散系统的系统函数；8.离散系统的频率响应。本章习题配置约20题第九章系统的状态变量分析法(4学时)第九章共5节，包括五方面内容：1.线性系统的模拟；2.系统的信号流图表示；3.状态方程的建立；4.连续系统状态方程的求解；5.离散系统状态方程的求解。本

8、章习题配置约10题三、主要教学环节本课程教学以课堂讲授为主，课堂讨论为辅。配有必要的多媒体辅助教学手段。安排如下实验(16学时)：实验1信号的分解、变换及运算实验2卷积的图形解释(可视化)实验3周期信号频谱分析实验4拉普