《信号与系统》教学大纲 课程编号 总学时64理论54实验/上机10 学分4开课单位信息学院开课系电子工程系修订时间2006年1月1日 课程简介 教学内容 《信号与线性系统》课程重点研究信号与线性系统的基本理论和基本分析方法，主 要包括连续时间信号与系统和离散时间信号与系统的时间域和变换域分析，以及输入一 输出描述法和状态空间描述法。 修读专业：电子信息工程专业 先修课程：《高等数学》《积分变换》《线性代数》《电路分析》 教材：管致中等编，《信号与线性系统》，北京，高等教育出版社 一、课程的性质与任务 《信号与线性系统》作为一门技术基础课，其先行课程基础是工程数学和电路分析基 础，教学安排在电子技术基础（模拟电子技术和数字电子技术）及一门计算机程序语言 (BASIC或FORTRAN)课程之前为宜。根据各专业的要求和侧重，在教学中 均可对本课程中各部分内容进行相应的深化与扩展。信号与系统的任务在于研究信号与 系统的理论的基本概念和基本分析方法。初步认识如何建立信号与系统的数学模型，经 适当的数学分析求解，最后对所得结果给以相应的物理解释，赋予物理意义。 二、课程的基本要求： 通过本课程的学习，使学生学握用系统的观点和方法分析求解电子系统的特性，能 对工程中应用的简单系统建立数学模型，并对数学模型求解。为后续课程（通信理论、 网络理论、控制理论、信号处理和信号检测理论等课程)的学习和今后从事专业技术工 作打下坚实的基础。 三、修读专业
《信号与系统》教学大纲 课程编号 总学时 64 理论 54 实验/上机 10 学分 4 开课单位 信息学院 开课系 电子工程系 修订时间 2006 年 1 月 1 日 课 程 简 介 教学内容 《信号与线性系统》课程重点研究信号与线性系统的基本理论和基本分析方法，主 要包括连续时间信号与系统和离散时间信号与系统的时间域和变换域分析，以及输入— 输出描述法和状态空间描述法。 修读专业：电子信息工程专业 先修课程：《高等数学》《积分变换》《线性代数》《电路分析》 教材：管致中等编,《信号与线性系统》,北京,高等教育出版社 一、 课程的性质与任务 《信号与线性系统》作为一门技术基础课，其先行课程基础是工程数学和电路分析基 础，教学安排在电子技术基础（模拟电子技术和数字电子技术）及一门计算机程序语言 （ＢＡＳＩＣ或ＦＯＲＴＲＡＮ）课程之前为宜。根据各专业的要求和侧重，在教学中 均可对本课程中各部分内容进行相应的深化与扩展。信号与系统的任务在于研究信号与 系统的理论的基本概念和基本分析方法。初步认识如何建立信号与系统的数学模型，经 适当的数学分析求解，最后对所得结果给以相应的物理解释，赋予物理意义。 二、 课程的基本要求: 通过本课程的学习，使学生掌握用系统的观点和方法分析求解电子系统的特性，能 对工程中应用的简单系统建立数学模型，并对数学模型求解。为后续课程（通信理论、 网络理论、控制理论、信号处理和信号检测理论等课程）的学习和今后从事专业技术工 作打下坚实的基础。 三、 修读专业 1
电子信息工程专业 四、本课程与其它课程的联系 本课程的先修课程为高等数学、线性代数、积分变换等。这三门课程中的微分方程、 行列式及矩阵、电路基本分析方法是本课程的基础。本课程的后续课程是：高频电子技 术，通信技术基础，光纤通信技术，数字信号处理，移动通信技术等。 五、教学内容安排、要求、学时分配及作业 第一章：绪论(2学时) 内容：信号的基本概念和分类方法，信号的基本运算及基本特性：系统的基本概念 和分类方法，线性非时变系统的判别方法，系统分析的基本内容和一般的方法步骤。 重点： 1.信号和系统的概念和分类方法。 2.信号的基本运算。 3.信号和系统的特性。 4.线性非时变系统的分析方法， 难点： 1.能量和功率信号的判别方法。 2.线性系统的叠加性和齐次性性质的应用。 3.系统的初始状态。 第二章连续时间系统的时域分析（7学时) 内容：系统激励e(t)与响应r(t)关系的微分方程，转移算子Hp)的意义与应用， 系统的特征多项式、特征方程、特征根（自然频率），系统的完全响应的分解，奇异信号 的概念和在信号时域分解中的作用，单位冲激响应(t)的意义，卷积积分的运算规律和 主要性质。 重点： 1.系统的数学模型一微分方程与转移算子Hp)。 2.系统自然频率的求法及零输入响应的求解。 3.系统的冲激响应与阶跃响应。 4.卷积积分与系统的零状态响应的求解
电子信息工程专业 四、 本课程与其它课程的联系: 本课程的先修课程为高等数学、线性代数、积分变换等。这三门课程中的微分方程、 行列式及矩阵、电路基本分析方法是本课程的基础。本课程的后续课程是：高频电子技 术，通信技术基础，光纤通信技术，数字信号处理，移动通信技术等。 五、 教学内容安排、要求、学时分配及作业 第一章： 绪 论 （ 2 学时 ） 内容: 信号的基本概念和分类方法，信号的基本运算及基本特性；系统的基本概念 和分类方法，线性非时变系统的判别方法，系统分析的基本内容和一般的方法步骤。 重点： 1.信号和系统的概念和分类方法。 2.信号的基本运算。 3.信号和系统的特性。 4.线性非时变系统的分析方法。 难点： １.能量和功率信号的判别方法。 ２.线性系统的叠加性和齐次性性质的应用。 3.系统的初始状态。 第二章 连续时间系统的时域分析 （ 7 学时 ） 内容: 系统激励 e(t)与响应 r(t)关系的微分方程，转移算子Ｈ(p)的意义与应用， 系统的特征多项式、特征方程、特征根(自然频率)，系统的完全响应的分解，奇异信号 的概念和在信号时域分解中的作用，单位冲激响应 h(t)的意义，卷积积分的运算规律和 主要性质。 重点： １.系统的数学模型―微分方程与转移算子Ｈ(p)。 ２.系统自然频率的求法及零输入响应的求解。 ３.系统的冲激响应与阶跃响应。 ４.卷积积分与系统的零状态响应的求解。 2
难点： 1.利用冲激函数及阶跃函数对信号的时域分解。 2.卷积积分上下限的确定及其性质在求卷积时的应用。 作业一3次 第三章连续信号的正交分解(8学时) 内容：函数正交的条件及完备正交函数集的概念：周期信号的傅立叶级数及其频谱 的求法：非周期信号的傅立叶变换，傅立叶变换的基本性质及其频谱的求法，颜谱图画 法，频带宽度的求法，信号的正反傅立叶变换的求法：功率信号和能量信号在频域中的 求法：沃尔什函数的定义、性质和应用。 重点： 1.函数正交的条件及完备正交函数集的概念 2.周期信号的频域分析及其频谱的求法。 3.非周期信号的频域分析及其频谱函数的求法。 难点：1.功率信号与功率谱、能量信号与能量谱。 2.傅立叶变换的基本性质及其应用。 3.沃尔什函数的定义、性质和应用。 作业一3次 第四章连续时间系统的颜域分析（5学时) 内容：非正弦周期信号激励下的稳态响应：频域系统函数H(j®)的定义、物理意义、 求法应用；非周期信号激励下系统的零状态响应与全响应：理想低通滤波器的冲激响应 与阶跃响应：调制与解调的基木原理与应用：信号无失真传输的条件。 重点： 1.求解非正弦周期信号激励下的稳态响应。 2.求解非周期信号激励下系统的零状态响应与全响应。 3.信号无失真传输的条件。 难点： 1.系统函数H(行ω)的定义、物理意义、求法与在系统频域分析中的应用。 2.希尔伯特变换。 作业一2次 3
难点： １.利用冲激函数及阶跃函数对信号的时域分解。 ２.卷积积分上下限的确定及其性质在求卷积时的应用。 作业—3 次 第三章 连续信号的正交分解 （ 8 学时 ） 内容：函数正交的条件及完备正交函数集的概念；周期信号的傅立叶级数及其频谱 的求法；非周期信号的傅立叶变换，傅立叶变换的基本性质及其频谱的求法，频谱图画 法，频带宽度的求法，信号的正反傅立叶变换的求法；功率信号和能量信号在频域中的 求法；沃尔什函数的定义、性质和应用。 重点： １.函数正交的条件及完备正交函数集的概念 2 .周期信号的频域分析及其频谱的求法。 3 .非周期信号的频域分析及其频谱函数的求法。 难点：１.功率信号与功率谱、能量信号与能量谱。 2. 傅立叶变换的基本性质及其应用。 3.沃尔什函数的定义、性质和应用。 作业—3 次 第四章 连续时间系统的频域分析 （ 5 学时 ） 内容：非正弦周期信号激励下的稳态响应；频域系统函数Ｈ(jω)的定义、物理意义、 求法应用；非周期信号激励下系统的零状态响应与全响应；理想低通滤波器的冲激响应 与阶跃响应；调制与解调的基本原理与应用；信号无失真传输的条件。 重点： １.求解非正弦周期信号激励下的稳态响应。 ２.求解非周期信号激励下系统的零状态响应与全响应。 3.信号无失真传输的条件。 难点： １.系统函数Ｈ(jω)的定义、物理意义、求法与在系统频域分析中的应用。 ２.希尔伯特变换。 作业—2 次 3
第五章连续时间系统的复频域分析（10学时) 内容：拉普拉斯变换及其性质：S域中电路KCL,KVL的表示形式及元件的伏 安关系；单边拉氏变换与S域电路模型：线性时不变系统的响应：线性系统的模拟及信 号流图。 重点：1，S域的电路原理和电路模型。 2.拉普拉斯正反变换在复频域分析中的应用。 3.线性系统的模拟及信号流图。 难点：1.灵活应用拉氏变换的性质求解正反拉氏变换。 2.拉氏反变换的求法。 作业一4次 第六章连线时间系统的系统函数（4学时) 内容：系统函数H(s)的定义、物理意义，零极点概念；系统函数H(s)的频率特性： 系统稳定性及H(s)的极点与罗斯判据。 重点：1.系统函数H(s)及表示形式，系统函数H(s)的性质。 2.系统的稳定性及其判定。 3.系统函数H(s)的频率特性。 难点：1.系统函数H(s)的特性与系统响应形式的关系。 2.系统的稳定性判定。 作业一2次 第七章离散时间系统的时域分析（6学时) 内容：抽样信号与抽样定理：离散时间系统的描述及模拟：离散系统的数学模型一 差分方程：差分算子S与转移算子H(S):离散系统状态与初始状态的定义和内涵：全 响应的三种分解方式及其意义：离散系统稳定性在时域中的充要条件及其稳定性的判定。 重点： 1.离散信号及其时域特性的分析 2.离散系统及其数学模型与模拟 3.离散系统的零输入响应的求解。 4.离散系统的时域分析求解方法。 难点：
第五章 连续时间系统的复频域分析 （ 10 学时 ） 内容：拉普拉斯变换及其性质；Ｓ域中电路ＫＣＬ，ＫＶＬ的表示形式及元件的伏 安关系；单边拉氏变换与Ｓ域电路模型；线性时不变系统的响应；线性系统的模拟及信 号流图。 重点：１.Ｓ域的电路原理和电路模型。 ２.拉普拉斯正反变换在复频域分析中的应用。 3.线性系统的模拟及信号流图。 难点：1.灵活应用拉氏变换的性质求解正反拉氏变换。 2.拉氏反变换的求法。 作业—4 次 第六章 连续时间系统的系统函数 （ 4 学时 ） 内容：系统函数 H(s)的定义、物理意义，零极点概念；系统函数 H(s)的频率特性； 系统稳定性及 H(s)的极点与罗斯判据。 重点：１．系统函数 H(s)及表示形式，系统函数 H(s)的性质。 ２．系统的稳定性及其判定。 ３．系统函数 H(s)的频率特性。 难点：1．系统函数 H(s)的特性与系统响应形式的关系。 2．系统的稳定性判定。 作业—2 次 第七章 离散时间系统的时域分析 （ 6 学时 ） 内容：抽样信号与抽样定理；离散时间系统的描述及模拟；离散系统的数学模型― 差分方程；差分算子 S 与转移算子Ｈ（S）；离散系统状态与初始状态的定义和内涵；全 响应的三种分解方式及其意义；离散系统稳定性在时域中的充要条件及其稳定性的判定。 重点： 1．离散信号及其时域特性的分析． 2．离散系统及其数学模型与模拟． 3．离散系统的零输入响应的求解． 4．离散系统的时域分析求解方法． 难点： 4
离散系统零状态响应的卷积和的求法 作业一2次 第八章离散时间系统的变换域分析(8学时) 内容：正反Z变换、Z变换的性质：应用Z变换法求离散系统的零输入响应、零状 态响应与全响应：系统函数H(Z):H(Z)极点分布与响应的关系。 重点： 1.离散信号的正反Z变换及其求法。 2.离散系统的Z域分析方法。 3,离散系统的系统函数H(Z)在离散系统分析中的作用。 难点：1.离散信号正反Z变换的求法。 2.系统函数H(Z)与系统响应的关系 作业一4次 第十一章线性系统的状态变量分析（4学时） 内容：状态变量，状态空间，状态方程，状态变量分析法：用变换域法与时域法求 解系统的状态方程和输出方程：由系统的状态方程作系统的模拟。 重点： 1·系统状态方程的概念和求法。 2,连续时间系统状态方程的时域及变换域解法。 3.离散时间系统状态方程的解法。 难点： 1.系统状态方程和输出方程的列写方法。 2.系统状态方程的时域和变换域的解法。 作业一2次 六、实验内容与要求 1.实验内容 序号 实验内容 学时 1 信号的分解和合成 2 信号的频谱分析 2
离散系统零状态响应的卷积和的求法． 作业—2 次 第八章 离散时间系统的变换域分析 （ ８ 学时 ） 内容：正反Ｚ变换、Ｚ变换的性质；应用Ｚ变换法求离散系统的零输入响应、零状 态响应与全响应；系统函数Ｈ（Ｚ）；Ｈ（Ｚ）极点分布与响应的关系。 重点： １．离散信号的正反Ｚ变换及其求法。 ２．离散系统的Ｚ域分析方法。 ３．离散系统的系统函数Ｈ（Ｚ）在离散系统分析中的作用。 难点：１．离散信号正反Ｚ变换的求法。 ２．系统函数Ｈ（Ｚ）与系统响应的关系。 作业—4 次 第十一章 线性系统的状态变量分析 （ ４ 学时 ） 内容：状态变量，状态空间，状态方程，状态变量分析法；用变换域法与时域法求 解系统的状态方程和输出方程；由系统的状态方程作系统的模拟。 重点： １．系统状态方程的概念和求法。 ２．连续时间系统状态方程的时域及变换域解法。 ３．离散时间系统状态方程的解法。 难点： １．系统状态方程和输出方程的列写方法。 ２．系统状态方程的时域和变换域的解法。 作业—2 次 六、 实验内容与要求 1.实验内容 序号 实验内容 学时 1 信号的分解和合成 2 2 信号的频谱分析 2 5
3 离散信号的频谱分析和抽样定理 无源和有源滤波器 5 二阶网络函数的模拟 2 2.目的要求。 本课程主要以课堂讲述为主，穿插硬件实验，通过实验进一步加深对基本理论的理 解，学习对时域连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法。使同学具体了解信号的无 失真传输条件，无源与有源滤波器的特点和信号的采样与恢复的实现，实验要求学生以 动手动脑为主，教师启发性指导为辅、课上课下相结合的教学手段来提高教学效果。对 每个实验要求：实验前做好充分预习并写出预习报告，实验时要求独立操作，写出合格 的实验报告（包括对测试结果数据的基本分析、处理）。 七、教材与参考书 本课程选用教材：管致中等，信号与线性系统M,北京：高等教育出版社，2004 本课程推荐参考书： 1吴大正等，信号与线性系统分析M,北京：高等教育出版社，1998，第三版 2、刘泉，信号与线性系统习题详解M,武汉：华中理工大学出版社，2003 3.AV.奥本海姆著刘树棠译，信号与系统，陕西，西安交通大学出版社 4.闵大镒朱学勇编，信号与系统分析，四川，子科技大学出版社 执笔：王骥 审核： 批准人： 时间：2006.1.1 6 电子技术与计算机软件类课程组 张楚芳 王立臣 柯文彬 王骥 王震字 徐国宝 张世龙
3 离散信号的频谱分析和抽样定理 2 4 无源和有源滤波器 2 5 二阶网络函数的模拟 2 2.目的要求： 本课程主要以课堂讲述为主，穿插硬件实验，通过实验进一步加深对基本理论的理 解，学习对时域连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法。使同学具体了解信号的无 失真传输条件，无源与有源滤波器的特点和信号的采样与恢复的实现，实验要求学生以 动手动脑为主，教师启发性指导为辅、课上课下相结合的教学手段来提高教学效果。对 每个实验要求：实验前做好充分预习并写出预习报告，实验时要求独立操作，写出合格 的实验报告（包括对测试结果数据的基本分析、处理）。 七、教材与参考书 本课程选用教材：管致中等，信号与线性系统[M]，北京：高等教育出版社，2004 本课程推荐参考书： 1.吴大正等，信号与线性系统分析[M]，北京：高等教育出版社，1998，第三版 2、刘泉，信号与线性系统习题详解[M]，武汉：华中理工大学出版社，2003 3. A.V.奥本海姆著 刘树棠译, 信号与系统,陕西, 西安交通大学出版社 4. 闵大镒 朱学勇 编, 信号与系统分析,四川,子科技大学出版社 执笔：王骥 审核： 批准人： 时间：2006.1.1 6 电子技术与计算机软件类课程组 张楚芳 王立臣 柯文彬 王骥 王震宇 徐国宝 张世龙