信號與線性系統(tǒng)分析基礎(chǔ) 教學大綱

一、課程介紹

《信號與系統(tǒng)》課程大綱z-6zIntroduction“SIGNALSANDSYSTEMS”isoneofthemainsubjectbasiccoursesfortheundergraduatestudentswhomajorinCommunicationEngineering,InformationEngineering,andSpatialInformaticsandDigitalizedetc.Thiscoursewillfacilitatestudentstounderstandtheconcepts,descriptionandclassificationofsignalsandsystems,graspsignaloperationsandcharacteristicsystemdetermination,mastertheanalyticalapproachesofcontinuous-timesignalsandsystemsinthetime-domain(t-domain),frequency-domain(ω-domain)andcomplex-frequency-domain(s-domain),respectively,masterthet-domainandz-transformanalysesofdiscrete-timesignalsandsystems,andcomprehendtheimportanceofsystemfunctioninsystemanalysis.Learningthiscoursewillhelpdevelopthestudents’practicalabilitiestoanalyzetheactualsystems,andestablishfundamentalsforstudentstofurtherstudyandsolvetheproblemsconcernedwithsystemanalysisincommunicationandinformationengineering.Thiscoursecanalsoassistthosestudentswhowillcarryonscientificresearchinthefuturetobuildreasonableknowledgestructure.Thiscourseistaughtbilingually.Itconsistsofsixparts,mainlyconcerningthebasicprinciplesandanalyticalmethodsofsignalsandlinearsystems.Indetail,itinvolvestheclassificationanddescriptionofsignalsandsystems,signaloperationandcharacteristicsystemdetermination;thet-domainanalysisofcontinuous-timesignalsandsystems;theω-domainanalysisofcontinuous-timesignalsandsystemsbasedonFourierseriesandFouriertransform;thes-domainanalysisofcontinuous-timesignalsandsystemsbasedonLaplacetransform;thet-domainanalysisofdiscrete-timesignalsandsystems;andthez-transformanalysisofdiscrete-timesignalsandsystems.表1課程基本信息課程名稱信號與系統(tǒng)課程編碼英文名稱SIGNALSANDSYSTEMS課程學時50課程學分3課程類別學科基礎(chǔ)課程課程性質(zhì)必修課開課學期第3學期課內(nèi)實驗學時0適用專業(yè)開課單位選用教材劉秀環(huán)，信號與線性系統(tǒng)分析基礎(chǔ)，機械工業(yè)出版社，2024年09月主要參考書3201103月OppenheimAV，SignalsandSystems2ndEdition200208月預(yù)備知識或先修課程要求高等數(shù)學、工程數(shù)學、復變函數(shù)與積分變換、電路，等。制定人制定時間審核人審核時間二、課程目標及支持的畢業(yè)要求（（（（（（產(chǎn)生響應(yīng)的物理過程”的思維能力。（三、課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系表2課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標知1知2知3能1能2能3能4情感1-2能夠基于工程基礎(chǔ)知識和專業(yè)基本理論，針對通信工程特√√√√√2-1能夠運用數(shù)學知識、工程基礎(chǔ)和自然科學原理，識別和判斷通信領(lǐng)域復雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與參數(shù)。√√√3-2根據(jù)特定需求，能夠結(jié)合安全、環(huán)保、法律、文化等諸多√√√√√4-1能通過實踐加深對科學原理的理解，掌握科學研究的規(guī)律和方法?！獭獭?-1平臺等技術(shù)、資源與工具的能力，并理解其局限性?！獭獭獭獭?-2能夠與團隊成員有效溝通，了解和理解他人的需求和意愿，聽取不同意見，合作共事?！獭獭獭獭獭獭獭?0-2具備應(yīng)用專業(yè)外語，通過查閱外文文獻資料，了解通信工程相關(guān)領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢和研究熱點的能力。√√√√√√√√12-1能夠理解學科專業(yè)間的交叉融合是社會科技進步的必然√√四、教學內(nèi)容、教學要求與學時分配表3教學內(nèi)容、要求、學時分配及所支撐課程目標序號教學內(nèi)容教學要求總學時數(shù)50支持課程目標講課實驗實踐上機1一、信號與系統(tǒng)基本概念1.信號的概念、描述與分類；2.信號的運算；3.系統(tǒng)的概念、分類與描述；4.LT1.理解信號的概念、分類與描述；2.理解系統(tǒng)的概念、分類與描述；3.掌握信號的運算；4.掌握線性非時變系統(tǒng)的性質(zhì)。61、82二、連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析1.連續(xù)LTI系統(tǒng)的數(shù)學建模；2.初值的確定；3.零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全1.掌握解微分方程求解系統(tǒng)的響應(yīng)；2.理解單位沖激響應(yīng)的物理含義，掌握系統(tǒng)單位沖激響應(yīng)的求解方法；814、8響應(yīng)；4.單位沖激響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)；5.卷積積分與系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)；6.卷積積分的性質(zhì)。3.理解卷積積分的定義及其應(yīng)用于求解系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的建立過程；4.掌握卷積積分的圖解法；5.掌握卷積積分的性質(zhì)；6.掌握連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的時域分析方法。3三、傅立葉變換及連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析1.周期信號的傅立葉級數(shù)；2.典型周期信號的傅立葉級數(shù)及其頻譜結(jié)構(gòu)；3.傅立葉變換和傅立葉反變換；4.典型信號的傅立葉變換；5.傅立葉變換的性質(zhì)；6.周期信號的傅立葉變換；7.系統(tǒng)的傳輸函數(shù)及系統(tǒng)的頻域分析；8.抽樣信號的傅立葉變換及抽樣定理；9.無失真?zhèn)鬏敚?0.理想低通濾波器。1.掌握周期信號的傅立葉級周期信號的頻譜結(jié)構(gòu)及其特點；2.理解頻譜密度函數(shù)的概念，掌握傅立葉變換及其性質(zhì)的運用；3.掌握系統(tǒng)的傳輸函數(shù)及系統(tǒng)的頻域分析方法；4.掌握時域抽樣定理；5.了解頻域取樣定理；6.掌握無失真?zhèn)鬏敆l件和理想低通濾波器特征。1412、45、67、84四、拉普拉斯變換及連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復頻域分析1.拉普拉斯變換及其收斂域；2.典型信號的拉普拉斯變換；3.拉普拉斯反變換及其求解方法；4.s域等效電路分析；5.微分方程的拉普拉斯變換解；6.連續(xù)時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及零極圖。1.掌握離散時間信號的描述及運算；2.掌握離散時間系統(tǒng)的描述及建模；3.掌握單位樣值響應(yīng)及其求解；4.掌握差分方程及求解離散時間系統(tǒng)的零輸入、零狀態(tài)及全響應(yīng)；5.掌握卷積和及其性質(zhì)以及離散時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的分析。1012、3、45、67、85五、離散時間系統(tǒng)的時域分析1.離散時間信號和離散時間系統(tǒng)；2.常系數(shù)線性差分方程的解；3.離散時間系統(tǒng)的時域分析；4.離散時間系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)；5.卷積和及離散時間系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)。1.掌握離散時間信號的描述及運算；2.掌握離散時間系統(tǒng)的描述及建模；3.掌握單位樣值響應(yīng)及其求解；4.掌握差分方程及求解離散時間系統(tǒng)的零輸入、零狀態(tài)及全響應(yīng)；5.掌握卷積和及其性質(zhì)以及離散時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的分析。414、57、86zz1.z變換的定義和收斂域；2.典型序列的z變換；3.z變換的性質(zhì)；4.z反變換及其求解方法；5.差分方程的z變換解；6.離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；7.離散時間系統(tǒng)的z域分析。1.掌握z2.掌握z變換的性質(zhì)及運用；3.掌握z4.掌握基于z變換求解差分方程；5.掌握離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及零極圖；6.掌握離散時間系統(tǒng)的z變換分析方法；7.掌握離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性和因果性分析。812、34、56、7、8合計50五、實驗（實踐、上機）教學內(nèi)容、基本要求與學時分配無課內(nèi)實驗。六、教學要求及方式教學要求：教師要積極備課，對課程內(nèi)容要融會貫通，切忌照本（幕）宣科。授課在多媒體教室，充分利用多媒體動畫教學課件，結(jié)合典型實用案例和相關(guān)軟件，邊授課邊演示。做到授課內(nèi)容與大綱相符，注重學生平時成績積累，成績評價體系標準真實、嚴謹、公平、公正、公開，能激發(fā)學生學習的積極性。注重思政元素的融入，將思政元素與知識傳授和能力培養(yǎng)有機融合。MO七、教學重點和難點重點：1、信號與系統(tǒng)的基本概念；2、系統(tǒng)性質(zhì)的判定；3、沖激函數(shù)的定義、性質(zhì)和運算；4、線性非時變（LTI）連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析；5、傅里葉變換的定義及常用信號的傅里葉變換；6、傅里葉變換的性質(zhì)及應(yīng)用；7、LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的頻域分析；8、拉普拉斯變換定義及常用信號的單邊拉普拉斯變換；9、單邊拉普拉斯變換的性質(zhì)及應(yīng)用；、 拉普斯變方、 微分程換及連時間統(tǒng)復域析、 常用散間號離時間統(tǒng)描述；、 離時系的時析、 Z變定及用列的Z變換；、 Z變性及用、 Z反換法、 差分程變及散時系的Z域析難點：1、卷積及卷積法分析LTI系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)；2、傅里葉變換的性質(zhì)及應(yīng)用；3、LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的頻域分析；4、拉普拉斯變換性質(zhì)及應(yīng)用5、LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的復頻域分析；6、Z變換性質(zhì)及應(yīng)用；7、LTI離散時間系統(tǒng)的Z域分析。八、達成課程目標的途徑和措施1、在教學方法上，充分利用多種教學手段，采取課堂教學、多媒體課件和仿真演示有機結(jié)合。培養(yǎng)學生思考問題、分析問題、解決問題的能力，最終實現(xiàn)課程目標。2、引導和鼓勵學生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源以獲取知識、解決問題，培養(yǎng)學生的自學能力。34、考核方式考試成績由平時成績和期末成績兩部分構(gòu)成。平時成績占總成績的35%，期末成績占總成績的65%。100）期末成績由期末考試卷面（滿分100分）成績折算得出。考核方式及成績占比見表4。表4考核方式及成績占比序號成績構(gòu)成考核方式占比1平時成績線上成績在線教學視頻6%2在線作業(yè)6%3在線討論6%4在線章節(jié)測驗6%5在線測試6%6線下作業(yè)5%7期末成績期末考試65%合計100%各部分成績評價標準具體如下：各模塊在線成績根據(jù)在線學習平臺（超星學習通）具體評價標準按百分制評分，然后按6%進行折算。課后線下作業(yè)按照百分制評分，然后按照5%進行折算。具體評分標準見表5。表5線下作業(yè)評分標準觀測點評分80-100分60-79分40-59分1-39分0分作業(yè)完成進度（權(quán)重0.3）提前完成按時完成延時完成后期補交未提交基本概念掌握程度（權(quán)重0.2）的工作原理等主要概念清晰，但部分分析有誤部分概念清晰，分析中有明顯的知識漏洞基本概念不清晰解決問題的方案正確性（權(quán)重0.4）思路清晰，計算正確主要思路、過程和計算過程正確思路不夠清晰，計算多處錯誤不能理解問題并提出思路作業(yè)完成態(tài)度（權(quán)重0.1）書寫清晰，主要符號、單位等按照規(guī)范執(zhí)行能夠辨識，部分符號、單位等按照規(guī)范執(zhí)行不能辨識，符號、單位等不按照規(guī)范執(zhí)行期末考試試題要與課程目標相對應(yīng)，應(yīng)體現(xiàn)支撐能力目標的綜合設(shè)計型題目；對課程目標沒有支撐的教學內(nèi)容要弱化。全院各專業(yè)統(tǒng)一按流水化評閱試卷，依照試題的參考答案及評分標準進行評分。卷面分采用百分制評分，總評后按照65%進行折算。九、課程目標對畢業(yè)要求的支撐課程目標畢業(yè)要求12345678H0.25H0.25H0.25H0.251-2能夠基于工程基礎(chǔ)知識和專業(yè)基本理論，針對通信工程特定工程問題，確定模H0.2H