信号与系统教案(1).doc

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教案

2004—2005学年第二学期

课程名称：

信号与线性系统

授课学时：

72

授课班级：

电子信息03

任课教师：

祁广云

黑龙江八一农垦大学

第1次课

课目

第一章绪论

目的

要求

理解信号和系统的定义;掌握基本信号时域描述方法、特点及性质;掌握信号的基本运算;

重点

1、因果信号的概念

2、信号的反转、平移、尺度变换

难点

f（t）f（at+b）的运算过程

课

堂

组

织

1、自我介绍并进行抽查点名，增进师生间的相互了解

2、说明学习《信号与线性系统》这门课程的基本方法

3、说明课堂纪律的重要性

4、f（at+b）运算过程注意多种形式介绍并比较

授课提纲

教学法

时间分配

第一章:

绪论

课程介绍

学习《信号与线性系统》这门课程的意义、基本方法

§1-1引言；

i.信息的传输与处理

ii.信息传输的

iii.通讯系统的组成任务

§1-2信号；

i.信号的定义

ii.信号的描述

iii.信号的分类

§1-3信号的简单处理

i.加（减）：

ii.乘：

iii.延时或平移：

iv.反褶：

v.尺度变换:

vi.标量乘法:

vii.混合运算：

将上面的运算混合实现。

讲授

讲授

阐述

阐述、举例

10分钟

15分钟

25分钟

50分钟

第2次课

课目

第一章绪论

目的

要求

掌握线性系统定义、性质及基本应用；掌握系统的描述方法，熟悉线性时不变系统的基本特性；了解LTI连续系统数学模型与系统模拟；了解系统的基本部件及其运算关系

重点

1、线性时不变系统的基本特性

2、系统线性、时不变性、因果性、稳定性的判断

难点

1、LTI连续系统数学模型的建立

2、线性时不变因果系统

课

堂

组

织

1、回顾一下上一堂课所学的知识

2、介绍系统、线性时不变系统以及非电系统

3、系统特性判定注意多种类型的判定方法

4、本堂课所学知识做一下小结

授课提纲

教学法

时间分配

§1-4系统的概念；

1.系统的定义

2.系统描述

输入输出方程：

框图模型：

3.系统的分类

§1-5线性时不变系统分析；

1.系统研究的内容

a已知系统特性和激励信号，求系统的输出；

b已知系统的输入和输出信号，求系统特性；

c已知输入信号和欲得到的输出信号，构造系统。

2.系统分析的步骤：

a建立数学模型：

b进行分析

c物理解释

3.系统分析的方法

a对于连续线性系统

b对于离散线性系统

图示、阐述、

举例

举例、剖析

举例、阐述

阐述

30分钟

20分钟

20分钟

30分钟

第3次课

课目

第二章连续时间系统时域分析

目的

要求

1、熟悉LTI连续系统数学模型的建立与描述

2、熟悉系统的初始状态、初始值

3、了解系统的自由响应与强迫响应

重点

1、LTI连续系统数学模型的建立

2、LTI连续系统的初始条件

难点

LTI连续系统的初始条件及微分方程的求解

课

堂

组

织

1、回顾信号与系统的概念以及系统的分析方法；进行本节课正题

2、介绍连续系统数学模型的建立与描述

3、讲解连续时间系统的两种时域分析方法

4、介绍与此相关的很多重要的信号和概念

授课提纲

教学法

时间分配

第二章:

连续时间系统时域分析

§2-1引言

1、建立数学模型

2、微分方程的时域解

§2-2系统的算子表示;

1、微分算子

2、算子运算法则

§2-3系统的零输入响应

1、经典解法

2、初始条件法

举例、阐述

举例

阐述、举例

25分钟

25分钟

50分钟

第4次课

课目

第二章连续时间系统时域分析

目的

要求

1、掌握单位阶跃函数和冲激函数的性质

2、掌握信号脉冲分解的方法

3、掌握阶跃与冲激响应的求解方法

重点

1、单位阶跃函数和冲激函数的性质

2、阶跃与冲激响应的求解方法

难点

阶跃与冲激响应的求解方法

课

堂

组

织

1、介绍阶跃函数和冲激函数

2、信号的时域分解；

3、讲解阶跃与冲激响应的定义以及求解方法；

授课提纲

教学法

时间分配

§2-4奇异函数

1、阶跃函数

用阶跃函数表示有始信号

2、冲激函数

极限形式和导数形式的定义

§2-5信号脉冲分解

1、任意有始函数表示为阶跃信号的和（积分）

2、任意函数表示为冲激函数之和（积分）

§2-6阶跃与冲激响应

1、定义

2、系统冲激响应的求解方法

3、冲激响应的系统方程求解方法

a一阶系统的冲激响应的求解

b一般系统，系统的特征根（D（p）=0的根）无重根时的情况

阐述

举例

阐述

阐述

阐述

描述、列举

阐述、举例

10分钟

10分钟

15分钟

5分钟

15分钟

45分钟

第5次课

课目

第二章连续时间系统时域分析

目的

要求

了解卷积运算的方法和实质可以简化以后的卷积计算；掌握如何通过冲激响应或阶跃响应求解系统对信号的响应；掌握线性系统响应的时域求解法。

重点

1、用卷积法求零状态响应

2、熟悉卷积的主要性质

3、掌握线性系统响应的时域求解法

难点

1、卷积积分的运算

2、LTI连续系统零输入响应、零状态响应的求解

课

堂

组

织

1、提问回顾上次内容，引导学生积极思考，及时总结

2、通过例题的形式讲授本节课的内容

授课提纲

教学法

时间分配

§2-7叠加积分

1、通过阶跃响应求解——杜阿美积分

2、通过冲激响应求解——卷积积分

§2-8卷积及性质

1、卷积计算的几何解法

2、卷积积分表

3、卷积的性质

a与乘法运算相同的性质：

b与乘法不同的特性

4、奇异函数与其它函数的卷积

§2-9系统响应的时域解法;

1、近代时域法求解步骤

2、系统对几种常见激励信号的响应

连续时间系统时域分析方法小结：

讲解

讲解、举例

讲解

举例

讲解

举例

阐述

10分钟

15分钟

40分钟

25分钟

10分钟

第6次课

课目

第三章连续信号正交分解

目的

要求

理解并掌握信号在正交函数集中的分解，掌握周期性连续信号的傅里叶级数展开。

重点

1、掌握信号在正交函数集中的分解

2、熟悉富里叶级数的性质

难点

周期信号的富里叶级数

课

堂

组

织

1、复习上次课的相关内容，引出本次课内容

2、通过例题的形式讲授本节课的内容

授课提纲

教学法

时间分配

第三章：

连续信号正交分解

§3-1引言

§3-2正交函数集与信号分解

1、矢量的分解

2、信号的分解

3、函数与矢量的运算与分解有很大的相似性

§3-3信号表示为傅里叶级数;

1、三角函数形式的傅利叶级数

2、复指数形式的傅利叶级数

3、函数的奇偶性与其傅利叶级数关系

阐述

讲解、举例

5分钟

45分钟

50分钟

第7次课

课目

第三章连续信号正交分解

目的

要求

掌握周期性连续信号的傅里叶变换，常见信号的傅里叶变换、傅里叶变换的性质以及信号的频谱等非常重要的概念。

重点

1、周期信号的频谱与频带宽度、奇偶性

2、非周期信号的频谱与频带宽度

3、典型信号的富里叶变换

4、富里叶变换的性质

难点

1、周期信号的频域分析法

2、时域微分和积分、频域微分

课

堂

组

织

1、复习上次课的相关内容，引出本次课内容

2、介绍周期信号与非周期信号的频谱，总结其频谱性质

3、正反傅利叶变换

4、教学小结

授课提纲

教学法

时间分配

§3-4周期信号频谱

1、频谱

2、频谱图有两个组成部分：

3、频谱图有两种形式：

4、周期性信号的频谱有下面三个特点：

5、例：

周期性方波的单边频谱。

§3-5傅里叶变换与非周期信号频谱

1、从周期信号到非周期信号

2、傅利叶反变换——怎样用计算f（t）

3、正反傅利叶变换

4、非周期信号的频谱

讲解、举例

阐述、举例

50分钟

50分钟

第8次课

课目

第三章连续信号正交分解

目的

要求

了解周期信号的傅里叶变换，掌握常用信号的频谱，掌握用傅里叶变换进行信号分析的方法。

重点

1、常用信号的频谱。

2、周期信号的富里叶变换

难点

广义傅利叶变换

课

堂

组

织

1、复习上次课的相关内容，引出本次课内容

2、举例讲解常用信号的频谱

3、周期信号的富里叶变换

授课提纲

教学法

时间分配

§3-6常用信号的傅里叶变换

1、常用信号的FT

2、冲激函数：

3、单边指数信号

4、双边指数信号

5、门函数

6、阶跃信号

7、直流：

§3-7周期信号的傅里叶变换

1、复正弦信号的傅里叶变换

2、周期性信号的傅里叶变换

3、脉冲信号（FT为）按照周期T进行周期化后信号的FT：

4、均匀冲激序列

讲解、举例

讲解、举例

50分钟

50分钟

第9次课

课目

第三章连续信号正交分解

目的

要求

掌握富里叶变换的性质，从能量或功率的角度研究信号在各个频率分量上的能量或功率，以频谱的形式表达出。

重点

1、掌握富里叶变换的性质

2、熟悉能量谱与功率谱

难点

脉冲信号的脉冲宽度和频带宽度

课

堂

组

织

1、复习上次课的相关内容，引出本次课内容

2、举例讲解富里叶变换的性质

3、能量谱与功率谱

4、脉冲信号的脉冲宽度和频带宽度

授课提纲

教学法

时间分配

§3-8傅里叶变换性质

1、线性特性：

2、延时特性：

3、移频特性：

4、尺度变换：

5、奇偶虚实性

6、对称特性

7、微分特性

8、积分特性

9、频域微积分

10、卷积定理

§3-9帕氏定律与能量频谱

1、周期性信号的功率谱

2、能量信号（脉冲信号）的能量谱

3、脉冲信号的脉冲宽度和频带宽度

讲解、举例

推导

阐述

60分钟

40分钟

第10次课

课目

第四章连续时间系统的频域分析

目的

要求

掌握利用傅里叶变换计算系统对信号的响应。

重点

求解系统的稳态响应或零状态响应。

难点

系统的频率特性

课

堂

组

织

1、复习上次课的相关内容，引出本次课内容

2、举例讲解系统的稳态响应或零状态响应的求解

授课提纲

教学法

时间分配

§4-1引言

系统的频域分析法

§4-2信号通过系统的频域分析方法;

1、系统对周期性信号的稳态响应

a基本思路

b电系统对周期信号的响应

c通过微分方程求系统对周期信号的响应：

d系统的频率特性

2、系统对非周期信号的零状态响应

a步骤

b举例

小结

阐述

讲解

阐述、举例

阐述、举例

阐述、举例

讲解

阐述、举例

阐述

10分钟

5分钟

15分钟

15分钟

15分钟

10分钟

20分钟

10分钟

第11次课

课目

第四章连续系统频域分析

目的

要求

理解滤波器的概念；掌握ILPF的冲激响应与阶跃响应；掌握从系统频率响应函数判断系统因果性。

重点

1、掌握ILPF的冲激响应与阶跃响应

2、从系统频率响应函数判断系统因果性

3、理想低通滤波器

难点

1、ILPF的阶跃响应

2、理想低通滤波器的响应

课

堂

组

织

1、复习上次课的相关内容，引出本次课内容

2、讲解ILPF的冲激响应与阶跃响应

3、从系统频率响应函数判断系统因果性

授课提纲

教学法

时间分配

§4-3理想低通滤波器的冲激响应与阶跃响应

1、滤波器的概念

2、ILPF的冲激响应

3、ILPF的阶跃响应：

关于ILPF的阶跃响应的几点讨论：

§4-4佩利－维纳准则；

1、因果系统或物理可实现系统

2、从系统频率响应函数判断系统因果性——Paley-Wiener准则：

3、物理可实现的LPF

4、几种常见的滤波器

讲解、图示

推导、举例

推导、举例

阐述

阐述、举例

15分钟

15分钟

15分钟

5分钟

50分钟

第12次课

课目

第四章连续系统频域分析

目的

要求

了解调制与解调的原理，掌握常用的调制与解调方法，介绍两种复用方法：

频分复用（FDMA）和时分复用（TDMA），线性系统不失真条件。

重点

1、无失真传输系统

2、掌握常用的调制与解调方法

难点

调制与解调的原理与方法

课

堂

组

织

1、复习上次课的相关内容，引出本次课内容

2、阐述调制与解调的原理

3、讲解调制与解调的方法

4、介绍两种复用方法：

频分复用（FDMA）和时分复用（TDMA）

5、讲解线性系统不失真条件

授课提纲

教学法

时间分配

§4-5调制与解调

1、调制与解调

a调制必要性

b调制的定义

c调制种类：

d解调

2、调幅波的调制与解调

3、脉冲幅度调制

§4-6频分复用与时分复用

1、频分复用

2、时分复用

3、其它复用方式

§4-7信号通过系统不失真条件；

1、失真产生的原因

2、线性系统不失真条件

a不产生幅度失真

b不产生相位失真

阐述、举例

阐述

讲解

40分钟

25分钟

35分钟

第13次课

课目

1-4章习题课

目的

要求

巩固前面所学的知识，对典型的课后习题进行讲解和讨论。

重点

难点

课

堂

组

织

1、利用20分钟左右的时间总结1-4章的知识点。

2、本次课主要采用学生自己动手练习的方式，从而达到巩固本间内容的目的。

3、最后再对习题进行总结。

授课提纲

教学法

时间分配

1、一线性非时变系统具有非零的初始状态，已知当激励为时系统全响应为；若初始状态不变，激励为时系统的全响应为。

求在同样初始状态条件下，如激励为时系统的全响应。

2、写出图P2-2中输入和输出之间关系的线性微分方程并求转移算子。

3、巳知电路如图P2-6所示，电路未加激励的初始条件为：

（1）

（2）

求上述两种情况下电流及的零输入响应。

4、图P2-12所示电路，求激励分别为时的响应电流及响应电压并绘其波形。

5、图P2-25所示电路中,元件参数为激励源分别为，求电容上的电压。

讲解

讲解

授课提纲

教学法

时间分配

6、试用下列特性求图P3-16所示信号的傅里叶变换。

（1）用延时与线性特性；

（2）用时域微分、积分特性。

7、设系统转移函数为

试求其单位冲激响应，单位阶跃响应及时的零状态响应。

8、求的信号通过图P4-8（a）的系统后的输出。

系统中理想带通滤波器的传输特性如图P4-8（b）所示，其相位特性。

先由学生做

再选择讲解

100分钟

第14次课

课目

第五章连续时间系统的复频域分析

目的

要求

理解从富利叶变换到拉氏变换，掌握拉普拉斯变换，了解拉氏变换的收敛域。

重点

1、单边和双边拉普拉斯变换

2、拉氏变换的收敛域

难点

拉氏变换的收敛域

课

堂

组

织

1、复习富利叶变换，引出拉普拉斯变换

2、讲解拉普拉斯变换

3、阐述拉氏变换的收敛域

授课提纲

教学法

时间分配

第五章:

连续时间系统的复频域分析

§5-1引言——从FT到LT

1、FT的优点和不足

2、拉普拉斯变换（LT）的优点：

§5-2拉氏变换

1、拉普拉斯变换的推导途径

2、从FT到LT

3、拉普拉斯反变换

4、单边和双边拉普拉斯变换

5、LT的物理意义

§5-3拉普拉斯的收敛区

1、函数的LT存在的条件：

2、收敛区的定义

讲解

阐述、举例

推导、阐述

20分钟

50分钟

30