随着科学技术的不断发展以及相关领域知识的不断更新,信息技术在当今社会的重要性日渐体现,“信号与系统”课程教学对象从原来的电子专业扩展到了所有的电类专业,其内容也根据新技术以及教学对象的变化不断进行调整,其应用背景也从单一的电子系统扩展到了其它的信息处理系统。在近年来的教学改革中,教学内容以电路分析内容为基础,并进一步向信号和系统分析上集中,使本课程的体系更加突出,便于学生掌握课程的核心内容。多年来的教学实践证明,这种体系符合学生的认知规律,有利于学生学习和掌握课程的相关内容。

五邑大学“信号与系统”课程是信息学院平台课之一,是学院三个系八个本科专业学生的专业基础课程,在学院各专业的教学中占有很重要的地位,是“数字信号处理”、“自动控制原理”、“数字图像处理”、“通信原理”等课程非常重要的先修课程。课程的教学内容可以简单地概括为:研究的对象为连续时间系统与离散时间系统;使用的分析方法为时域分析方法与变换域分析方法。其中,变换域分析方法主要探讨傅里叶变换、拉普拉斯变换。按照认知规律,将课程教学内容组织为:先时域分析后变换域分析;先单输入单输出系统分析后多输入多输出系统分析。课程组的主讲教师除了向学生介绍相关的分析方法和理论以外,还必须向学生介绍各种方法的工程应用背景以及工程应用中常用的概念,例如系统的因果性,稳定性等。

目前,五邑大学“信号与系统”课程为64学时,其中,理论授课58学时,实验6学时。教学内容分为五章,内容安排如下:

第一章  信号与系统的基本概念

主要内容:信号的描述与分类、常用典型信号、信号的基本运算与波形变换、系统的描述与分类、系统的性质、综合分析举例。

基本要求:掌握信号与系统的基本概念;熟悉基本信号的性质;熟悉LTI系统的概念;了解系统的基本部件及组成。

第二章  连续时间LTI系统的时域分析

主要内容:连续时间系统的数学模型、连续时间系统的响应、连续时间系统的零输入响应、冲激响应与阶跃响应、卷积及其性质、连续时间系统的零状态响应、综合分析举例。

基本要求:了解线性系统数学模型的建立及系统的初始状态;掌握系统的零输入响应与零状态响应;掌握冲激函数的性质及冲激响应;了解卷积的主要性质及卷积积分;了解连续系统时域分析。

第三章  连续时间信号与系统的傅里叶分析

主要内容:周期信号的傅里叶级数、周期信号的频谱、非周期信号的傅里叶变换、常用信号的傅里叶变换、傅里叶变换的性质、连续时间系统的频域分析、理想低通滤波器的冲激响应与阶跃响应、系统无失真传输的条件、调制与解调、综合分析举例。

基本要求:掌握周期信号频谱的概念和常用非周期信号的频谱;掌握信号频带宽度的概念;熟悉傅叶变换的主要性质;了解信号的无失真传输和信号通过理想滤波器的概念。

第四章  连续时间信号与系统的复频域分析

主要内容:拉普拉斯变换、拉普拉斯变换的性质、拉普拉斯反变换、连续时间系统的复频域分析、系统函数、系统函数的零极点分布与系统的时域和频域特性、双边拉普拉斯变换、单边拉普拉斯变换、系统的稳定性、综合分析举例。

基本要求:掌握拉普拉斯变换与反变换;熟悉拉普拉斯变换的主要性质;掌握电路元件的复频域模型和线性时不变系统的复频域分析;掌握系统函数H(s);熟悉H(s)零极点的概念;了解系统的框图表示和系统稳定性的概念。

第五章  系统的状态变量分析

主要内容:状态变量与状态方程、连续时间系统状态方程的建立、连续时间系统状态方程的求解、离散时间系统状态方程的建立、离散时间系统状态方程的求解、综合分析举例。

基本要求:掌握连续时间系统和离散时间系统的状态方程和输出方程的建立及其求解。

该课程知识模块顺序及对应的学时安排如表1所示,实践教学项目及对应的学时安排如表2所示。

1   知识模块顺序及对应的学时安排

序号

知识模块

讲课

实验

小计

1

信号与系统的基本概念

6

0

6

2

连续时间LTI系统的时域分析

8

2

10

3

连续时间信号与系统的傅里叶分析

18

2

20

4

连续时间信号与系统的复频域分析

18

2

20

5

系统的状态变量分析

8

0

8

6

58

6

64

 

2 实践教学项目及对应的学时安排

序号

实验(实训)项目

  实验(实训)内容

实验(实训)目的及要求

 学时

1

实验一 信号的时域表达及系统时域分析

1)典型连续时间信号描述及运算

2)连续时间信号的卷积计算

3)系统时域分析

 

1)能运用Matlab表示信号并绘制信号波形;

2)掌握使用Matlab进行信号基本运算的指令;

3)熟悉用Matlab实现卷积积分的方法

2

2

信号的傅里叶变换及系统频域分析

1)信号的傅里叶变换

2)系统的频域分析

3)信号抽样与重建及调制与解调系统仿真设计(选做)

 

1)熟悉傅里叶变换的性质;

2)熟悉常见信号的傅里叶变换;

 

2

3

信号的拉氏变换及系统复频域、零极点分析

1)信号的拉普拉斯变换

2)系统的复频域分析

3)系统的零极点分析

1)熟悉拉普拉斯变换及其性质;

2)了解信号的零极点分布对拉普拉斯变换图形的影响;

2

 
 

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