信号与系统 2020秋
适用专业：生物医学工程专业
学时：64学时
学分：4学分
先修课程：高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、电路分析基础
后续课程：数字信号处理、通信原理
本课程主要讨论确定信号的时域和频域分析，线性时不变的描述与特性，以及信号通过线性时不变系统的食欲分析与变换域分析。通过本课程的学习，使学生牢固掌握信号与系统的时域、变换域分析的基本原理和基本方法，理解傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换的数学概念、物理概念与工程概念，掌握信号与系统的基本理论方法分析，并解决实际问题。
二、教学内容与要求（小四黑体）
本课程主要内容：信号与系统的基本概念，信号与系统的时域分析，周期信号/非周期信号的频域分析，系统的频域分析，连续信号与系统的复频域分析，离散信号系统的Z域分析，系统状态变量的分析。
本课程的教学总要求：
1. 掌握信号的定义及分类，系统的描述、分类及特性，重点掌握确定信号及线性时不变系统的特性。
2. 掌握连续信号的系统的时域分析、频域分析以及复频域分析的数学方法。
3. 掌握离线信号与系统的时域、Z域分析方法。
4. 重点熟练掌握时域中的卷积运算和变换域中的傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等数学方法。
5. 了解系统的状态变量分析思路
第一章 信号与系统分析导论
【教学要求】
要求学生掌握信号的定义及分类。掌握系统的描述、分类及特性。重点掌握确定信号及线性时不变的特性。
【教学内容】
1. 信号的描述及分类。
2. 系统的描述及分类。
3. 信号与系统分析。
【重点难点】
重点：信号、系统分类
难点：线性时不变特性。
第二章 信号的时域分析
【教学要求】
要求学生掌握典型连续信号与离散信号的定义与特性，重点是单位冲激信号和单位脉冲信号的特性。掌握连续型号与离散信号的基本运算。掌握信号的分解，重点掌握任意连续信号分解为冲激信号的线性组合，任意离散信号分解为单位脉冲信号的线性组合。
【教学内容】
1. 连续/离散时间信号的时域描述。
2. 连续/离散时间信号的基本运算。
3. 确定信号的时域分解
【重点难点】
重点：信号的基本运算。
难点：奇异信号的运用。
第三章 系统的时域分析
【教学要求】
要求学生掌握线性时不变连续时间系统与离散系统的数学描述；了解连续时间系统与离散时间系统时域求解的方法；掌握连续时间系统单位冲激响应的求解与离散时间系统单位脉冲的求解；掌握用卷积法计算连续时间系统与离散时间系统的零状态响应。
【教学内容】
1. 线性时不变系统的描述及特点。
2. 连续时间LTI系统的响应。
3. 卷积积分
4. 连续系统的冲激响应
5. 离散时间系统的响应
6. 离散系统的单位脉冲相应序列卷积和。
7. 冲激响应表示的系统特性。
【重点难点】
重点：LTI系统的零输入响应与零状态响应。
难点：连续信号的卷积，离散序列的卷积和。
第四章 周期信号的频域分析
【教学要求】
要求学生从数学概念、物理概念及工程概念深刻理解周期型号的频谱；掌握连续周期信号的时域分析方法；掌握离散周期信号的频域分析方法。
【教学内容】
1. 连续时间信号的Fourier级数
2. 连续时间Fourier级数的基本性质。
3. 连续周期信号的频谱分析。
4. 离散Fourier级数。
【重点难点】
重点：指数形式的Fourier级数，周期信号的频域分析。
难点：离散信号的Fourier级数(DFS)。
第五章 信号非周期的频域分析
【教学要求】
要求学生从数学概念、物理概念及工程概念深刻理解非周期型号的频谱；掌握连续非周期信号的时域分析方法；掌握离散非周期信号的频域分析方法。
【教学内容】
1. 连续非周期信号的Fourier级数
2. 常见连续信号的频域分析。
3. 连续时间Fourier变换的性质。
4. 离散时间Fourier变换
5. 离散时间Fourier变换
6. 离散时间Fourier变换的主要性质
【重点难点】
重点：连续Fourier变换的性质。
难点：离散Fourier变换（DTFT）。
第六章 系统的频域分析
【教学要求】
要求学生掌握连续时间系统特性的频域表示；掌握连续时间系统响应的频域分析，重点掌握正弦稳态响应的特点；掌握无失真传输系统与理想低通滤波器的特性；理解和灵活应用抽样定理。
【教学内容】
1. 连续非周期信号通过系统响应的频域分析。
2. 连续周期信号通过系统响应的频域分析
3. 无失真传输系统与理想滤波器。
4. 时域抽样与抽样定理。
5. 离散系统的频域分析
【重点难点】
重点：时域抽样定理。
难点：信号的无失真传输与滤波。
第七章 连续时间信号与系统的复频域分析
【教学要求】
要求学生熟练掌握单边Laplace变换及其基本性质；掌握利用单边Laplace求解连续系统的零输入响应和零状态响应的方法；掌握连续时间系统的系统函数与系统特性（时域特性、频域特性和稳定性）的关系；掌握连续时间系统的直接型、级联型和并联型模拟框图。
【教学内容】
1. 连续时间信号的复频域分析。
2. 连续时间系统响应的复频域分析。
3. 连续时间系统函数与系统特性
4. 连续系统的模拟。
【重点难点】
重点：连续时间系统响应的复频域分析。
难点：连续时间系统的系统函数与系统特性。
第八章 离散时间信号与系统的Z与分析
【教学要求】
要求学生熟练掌握单边Z变换及其基本性质；掌握利用单边Z求解离散系统的零输入响应和零状态响应的方法；掌握连续时间系统的系统函数与系统特性（时域特性、频域特性和稳定性）的关系；掌握离散系统的直接型、级联型和并联型模拟框图。
【教学内容】
1. 连续时间信号的Z域分析。
2. 连续时间系统响应的Z域分析。
3. 连续时间系统函数与系统特性
4. 连续系统的模拟。
【重点难点】
重点：离散时间系统Z域分析。
难点：系统函数H(z)与系统特性
第九章 系统的状态变量分析
【教学要求】
要求学生理解系统的状态与状态空间的概念；掌握连续系统由电路、微分方程、系统模拟框图和系统函数建立状态方程的方法；了解状态方程求解的基本方法。
【教学内容】
1. 连续时间系统状态方程的建立。
2. 连续时间系统状态方程的求解。
3. 离散时间系统的状态方程。
4. 离散时间系统状态方程的求解。
【重点难点】
重点：状态变量与状态方程建立。
难点：系统状态方程的求解
*本章内容选讲
六、教材与教学资源（小四黑体）
选用教材：信号与系统（第2版），陈后金、胡键、薛键编著，清华大学出版社/北京交通大学出版社。2005年
辅助教材：1.信号与系统（第2版），郑君里，应启珩，杨为理编著，高等教育出版社，2004年
2．信号与系统，A.V.Oppenheim著，刘树棠译，西安交通大学出版社，2001年。
七、考核（小四黑体）
考核种类：闭卷考试，题型可多样化，题量和难度适中。
考核命题：考试内容侧重于基本概念、基本内容及知识的综合应用。考试的侧重点、大致分数分配表见下表
|
序号 |
课程的构成部分 |
大致分数分配（%） |
|
1 |
信号与系统分析导论 |
5 |
|
2 |
信号的时域分析 |
10 |
|
3 |
系统的时域分析 |
15 |
|
4 |
周期信号的频域分析 |
10 |
|
5 |
非周期信号的频域分析 |
10 |
|
6 |
系统的频域分析 |
15 |
|
7 |
连续信号与系统的复频域分析 |
15 |
|
8 |
离散信号与系统的Z域分析 |
15 |
|
9 |
系统的状态变量分析 |
5 |
|
总计 |
|
100 |
考试时间：考试时间为150分钟。
计分方法：考试以手工改题，记分。
成绩组成：平时成绩（作业）占总成绩30%；期终考试占总成绩70%。
附：考核命题计划双向细目表
|
|
题 型 |
合 计 |
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|
客观型（固定应答型）试题 |
主观型（自由应答型）试题 |
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|
选择题 |
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填空题 |
解答题 |
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1 |
1 |
1 |
|
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|
1 |
|
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|
5 |
|||
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2 |
3 |
2 |
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|
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|
1 |
|
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|
10 |
|||
|
3 |
2 |
1 |
|
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|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
15 |
|||
|
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
10 |
|||
|
5 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
10 |
|||
|
6 |
3 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
15 |
|||
|
7 |
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
15 |
|||
|
8 |
3 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
15 |
|||
|
9 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
5 |
|||
八、教学时数分配（小四黑体）
（一）理论课学时分配 （五号宋体）
|
章节 |
理论课内容（中英文对照） |
学时 |
|
第一章 |
信号与系统分析导论(Induction to signal and system） |
3 |
|
第二章 |
信号的时域分析(Time-domain analysis of signal) |
6 |
|
第三章 |
系统的时域分析(Time-domain analysis of system) |
6 |
|
第四章 |
周期信号的频域分析(Frequency-domain analysis of periodic signal) |
9 |
|
第五章 |
非周期信号的频域分析(Frequency-domain analysis of nonperiodic signal) |
9 |
|
第六章 |
系统的频域分析(Frequency-domain analysis of system) |
9 |
|
第七章 |
连续信号与系统的复频域分析(Complex frequency-domain analysis of continual time signal and system) |
9 |
|
第八章 |
离散信号与系统的Z域分析(Z transform for discrete signal and system) |
6 |
|
第九章 |
系统的状态变量分析(State variable analysis of system) |
3 |
|
理论课总学时数 |
60 |
|
九、课程实施要求及相关说明（小四黑体）
本课程要求能使学生树立从不同角度（时域、频域与复频域）来观察信号的思想，尤其是频率域角度；全面掌握线性时不变系统的不同分析方法（时域法、频域法、复频域法，Z域法、状态变量法）；用习题练习、MATLAB软件上机实验等方式，加深对各种分析方法的理解与掌握，并具有良好的计算能力和上机实验技能。
在课程教学方法上，将课堂教学、多媒体课件有机地结合起来，充分利用多媒体教学手段提高教学效率。强调分析方法多样性和启发式教学，调动学生的主动性和参与性。
在课堂教学中，在宏观上引导学生对课程内容的整体把握，在掌握课程基本内容和基本方法的基础上，使学生能够触类旁通；在微观上启发学生能够从数学概念、物理概念及工程概念去分析问题、解决问题。
根据教学进度与教学效果、适当调节本课程教学内容。