《信号与系统》教学大纲一、课程基本信息课程编码：06S8111B中文名称：信号与系统英文名称：SignalandSystem课程类别：专业核心课总学时：60学时（含实验10学时）总学分：4适用专业：通信工程专业先修课程：高等数学、电路与电子技术、线性代数二、课程的性质、地位和任务《信号与系统》是通信工程专业本科生的专业核心必修课之一，是继《电路与电子技术》课程后的又一门重要的技术基础课。本课程运用现代数学的基本理论与方法，把电子系统的数学描述与图形描述紧密的结合起来，是一门理论性很强、又具有一定实践性的课程。任务：通过本课程的学习，使学生掌握信号分析，线性系统的基本理论及分析线性系统的基本方法，能建立简单电路的数学模型，对数学模型求解，掌握有关系统的稳定性、频响、因果性等工程应用中的一些重要结论，并进一步提高学生分析问题与实践技能的能力，为学生今后进一步学习信号处理、网络理论、通信理论、控制理论等课程打下良好的基础。三、课程教学目标通过本课程的学习，理解并掌握信号与系统的概念、分类和描述，掌握连续信号与系统的时域分析、频域分析和S域分析的方法，离散信号与系统的时域、频域和2域分析：学会运用系统的分析方法对工程实际中的问题加以分析和处理。（对应毕业要求：G1.1、G2.1、G2.2、G3.1、G3.2）具体要求如下：课程目标1：熟练掌握信号分类，连续信号时域描述，连续信号频域描述，连续信号S域描述以及各种描述之间的相互转换。熟练掌握离散信号时域描述，离散信号Z域描述以及相互转换，了解离散信号频域描述。（G1.1）课程目标2：掌握连续系统时域分析方法，频域分析方法和S域分析方法。掌握离散系统时域分析方法和Z域分析方法，了解离散系统频域分析方法。并结合工程实际问题，对系统进行模型分析，给出合理的解决方案。（G2.1）1
1 《信号与系统》教学大纲 一、课程基本信息 课程编码：06S8111B 中文名称：信号与系统 英文名称：Signal and System 课程类别：专业核心课 总 学 时：60 学时（含实验 10 学时） 总 学 分：4 适用专业：通信工程专业 先修课程：高等数学、电路与电子技术、线性代数 二、课程的性质、地位和任务 《信号与系统》是通信工程专业本科生的专业核心必修课之一，是继《电路与电子技术》课程 后的又一门重要的技术基础课。本课程运用现代数学的基本理论与方法，把电子系统的数学描述与 图形描述紧密的结合起来，是一门理论性很强、又具有一定实践性的课程。 任务：通过本课程的学习，使学生掌握信号分析，线性系统的基本理论及分析线性系统的基本 方法，能建立简单电路的数学模型，对数学模型求解，掌握有关系统的稳定性、频响、因果性等工 程应用中的一些重要结论，并进一步提高学生分析问题与实践技能的能力，为学生今后进一步学习 信号处理、网络理论、通信理论、控制理论等课程打下良好的基础。 三、课程教学目标 通过本课程的学习，理解并掌握信号与系统的概念、分类和描述，掌握连续信号与系统的时域 分析、频域分析和 S 域分析的方法，离散信号与系统的时域、频域和 Z 域分析；学会运用系统的分 析方法对工程实际中的问题加以分析和处理。（对应毕业要求：G1.1、G2.1、G2.2、G3.1、G3.2） 具体要求如下： 课程目标 1：熟练掌握信号分类，连续信号时域描述，连续信号频域描述，连续信号 S 域描述 以及各种描述之间的相互转换。熟练掌握离散信号时域描述，离散信号 Z 域描述以及相互转换，了 解离散信号频域描述。（G1.1） 课程目标 2：掌握连续系统时域分析方法，频域分析方法和 S 域分析方法。掌握离散系统时域 分析方法和 Z 域分析方法，了解离散系统频域分析方法。并结合工程实际问题，对系统进行模型分 析，给出合理的解决方案。(G2.1)
课程目标3：能够针对复杂系统或者过程选择数学模型，并达到适当的精度要求；能从数学与自然科学的角度对复杂工程问题的解决方案进行分析并试图改进。（G2.2）课程目标4：能够运用掌握的信号及系统的分析理论和方法对通信工程实践中的问题进行分析和处理，针对复杂通信网络工程硬件问题，给出可行的解决方案，并逐步形成团队合作意识和一定的创新能力。（G3.1、G3.2)课程思政目标：激发学生的学习兴趣和积极性：增强学生对专业课程的认同感；培养学生课外自学和理论联系实际的能力：提升学生的逻辑思维能力和科学严谨的作风提高学生自身分析问题、解决问题的能力，使其具备终身学习的意识；培养学生爱国、敬业、有担当，同时有意识地加强学生的批判性思维和创新型思维的培养。四、课程教学基本要求本课程的教学环节包括课堂讲授结合多媒体演示，实验教学和课堂讨论。为加强实际动手能力的培养，应充分重视实践性教学环节，课内学时保证上机时间不少于6学时。关键环节实现方面的技术问题可辅以课堂讨论的形式。同时注重理论与实践相结合，要求学生完成一定量的作业，教师在习题课上评判讲解。通过上述基本教学步骤，要求学生能够掌握基本的信号分析的基本理论和方法，掌握线性非时变系统的各种描述方法，掌握线性非时变系统的时域和频域分析方法，使得学生分析问题和利用所学的知识解决问题的能力在原来的基础上有所提高。本课程课堂讲授45学时，习题和课堂讨论5学时，实验演示和操作10学时。五、课程教学内容及要求第一章信号与系统的基本概念（4学时）【教学目标与要求】1、教学目标：知识目标：掌握信号与系统的基本概念：熟悉基本信号的性质：熟悉线性时不变系统的概念：了解系统的基本部件及组成。能力目标：提高自身知识迁移能力，能够灵活运用已掌握的知识分析、判断、解决问题。思政目标：激发学生的学习兴趣和积极性；增强学生对专业课程的认同感：培养学生课外自学和理论联系实际的能力。2、教学要求：掌握信号与系统的基本概念：熟悉基本信号的性质；熟悉线性时不变系统的概念；了解系统的基本部件及组成。【教学重点与难点】2
2 课程目标 3：能够针对复杂系统或者过程选择数学模型，并达到适当的精度要求；能从数学与 自然科学的角度对复杂工程问题的解决方案进行分析并试图改进。（G2.2） 课程目标 4：能够运用掌握的信号及系统的分析理论和方法对通信工程实践中的问题进行分析 和处理，针对复杂通信网络工程硬件问题，给出可行的解决方案，并逐步形成团队合作意识和一定 的创新能力。(G3.1、G3.2) 课程思政目标：激发学生的学习兴趣和积极性；增强学生对专业课程的认同感；培养学生课外 自学和理论联系实际的能力；提升学生的逻辑思维能力和科学严谨的作风；提高学生自身分析问 题、解决问题的能力，使其具备终身学习的意识；培养学生爱国、敬业、有担当，同时有意识地加 强学生的批判性思维和创新型思维的培养。 四、课程教学基本要求 本课程的教学环节包括课堂讲授结合多媒体演示，实验教学和课堂讨论。为加强实际动手能力 的培养，应充分重视实践性教学环节，课内学时保证上机时间不少于 6 学时。关键环节实现方面的 技术问题可辅以课堂讨论的形式。同时注重理论与实践相结合，要求学生完成一定量的作业，教师 在习题课上评判讲解。通过上述基本教学步骤，要求学生能够掌握基本的信号分析的基本理论和方 法，掌握线性非时变系统的各种描述方法，掌握线性非时变系统的时域和频域分析方法，使得学生 分析问题和利用所学的知识解决问题的能力在原来的基础上有所提高。 本课程课堂讲授 45 学时，习题和课堂讨论 5 学时，实验演示和操作 10 学时。 五、课程教学内容及要求 第一章 信号与系统的基本概念（4 学时） 【教学目标与要求】 1、 教学目标： 知识目标：掌握信号与系统的基本概念；熟悉基本信号的性质；熟悉线性时不变系统的概念；了解 系统的基本部件及组成。 能力目标：提高自身知识迁移能力，能够灵活运用已掌握的知识分析、判断、解决问题。 思政目标：激发学生的学习兴趣和积极性；增强学生对专业课程的认同感；培养学生课外自学和理 论联系实际的能力。 2、教学要求：掌握信号与系统的基本概念；熟悉基本信号的性质；熟悉线性时不变系统的概念；了 解系统的基本部件及组成。 【教学重点与难点】
1、教学重点：信号与系统的定义及其分类2、教学难点：系统的线性、时不变、因果和稳定特性【教学内容】1.1信号的描述与分类1.2系统的描述与分类1.3系统的性质1.4系统分析方法【思政元素融入点】“烽火”作为古代用来传送边疆警报的一种方式，是信号传输的维形。通过历史案例，提升学生的学习主动性，激发其学习兴趣。从“烽火”中感受古人的智慧，增强学生的民族自尊心、自信心和自豪感，增强其爱国热情。第二章连续时间信号与系统的时域分析（8学时）【教学目标与要求】1、教学目标：知识目标：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。能力目标：通过理论和实践教学，培养学生发现问题、提出假设、设计实验、解决复杂问题的能力。思政目标：提升学生的逻辑思维能力和科学严谨的作风：提高学生自身分析问题、解决问题的能力使其具备终身学习的意识。2、教学要求：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。【教学重点与难点】1、教学重点：信号的时域运算和波形变换方法、单位冲激响应与单位阶跃响应的意义及求解2、教学难点：卷积的主要性质及卷积积分【教学内容】2.1信号的基本运算与波形变换2.2常用典型信号2.3连续时间系统的数学模型2.4连续时间系统的响应3
3 1、教学重点：信号与系统的定义及其分类 2、教学难点：系统的线性、时不变、因果和稳定特性 【教学内容】 1.1 信号的描述与分类 1.2 系统的描述与分类 1.3 系统的性质 1.4 系统分析方法 【思政元素融入点】 “烽火”作为古代用来传送边疆警报的一种方式，是信号传输的雏形。通过历史案例，提升学生的 学习主动性，激发其学习兴趣。从“烽火”中感受古人的智慧，增强学生的民族自尊心、自信心和 自豪感，增强其爱国热情。 第二章 连续时间信号与系统的时域分析（8 学时） 【教学目标与要求】 1、 教学目标： 知识目标：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。 能力目标：通过理论和实践教学，培养学生发现问题、提出假设、设计实验、解决复杂问题的能力。 思政目标：提升学生的逻辑思维能力和科学严谨的作风；提高学生自身分析问题、解决问题的能力， 使其具备终身学习的意识。 2、教学要求：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。 【教学重点与难点】 1、教学重点：信号的时域运算和波形变换方法、单位冲激响应与单位阶跃响应的意义及求解 2、教学难点：卷积的主要性质及卷积积分 【教学内容】 2.1 信号的基本运算与波形变换 2.2 常用典型信号 2.3 连续时间系统的数学模型 2.4 连续时间系统的响应
2.5连续时间系统的零输入响应、冲激响应与阶跃响应2.6卷积及其性质2.7连续时间系统的零状态响应、综合分析举例【思政元素融入点】通过理论联系实际及数形结合的方式，带领学生领略“课程之美”，让学生消除恐惧心理，热爱自已的专业，激发学生对课程的学习热情：从知识点的含义，自然引出卷积代表日积月累的哲学意义，激发学生要持之以恒的不断努力，提高自己的综合素质，进一步为增强国家的科技实力做出贡献。第三章连续时间信号与系统的频域分析（12学时）【教学目标与要求】1、教学目标：知识目标：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；熟悉傅立叶变换的主要性质：了解信号的无失真传输和信号通过理想滤波器的概念。能力目标：学会理论联系实际，能够运用傅里叶变换借助MATLAB软件分析各种信号的频谱。思政目标：帮助学生掌握理论知识，培养学生的科学思维和科学研究能力，引导学生以发现的眼光对待生活，善于发现身边的科学问题，并能够转换角度，拓展思路，多方面多视角的分析和解决问题。2、教学要求：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：熟悉傅立叶变换的主要性质；了解信号的无失真传输和信号通过理想滤波器的概念。【教学重点与难点】1、教学重点：周期信号与非周期信号的频谱的特点、典型信号的频谱密度函数、系统频域响应函数的概念、线性系统零状态响应的频域分析方法及无失真传输的条件2、教学难点：傅里叶变换的性质及其应用【教学内容】3.1周期信号的傅里叶级数3.2周期信号的频谱3.3非周期信号的傅里叶变换3.4常用信号的傅里叶变换3.5傅里叶变换的性质4
4 2.5 连续时间系统的零输入响应、冲激响应与阶跃响应 2.6 卷积及其性质 2.7 连续时间系统的零状态响应、综合分析举例 【思政元素融入点】 通过理论联系实际及数形结合的方式，带领学生领略“课程之美”，让学生消除恐惧心理，热爱自 己的专业，激发学生对课程的学习热情；从知识点的含义，自然引出卷积代表日积月累的哲学意 义，激发学生要持之以恒的不断努力，提高自己的综合素质，进一步为增强国家的科技实力做出贡 献。 第三章 连续时间信号与系统的频域分析（12 学时） 【教学目标与要求】 1、 教学目标： 知识目标：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 立叶变换的主要性质；了解信号的无失真传输和信号通过理想滤波器的概念。 能力目标：学会理论联系实际，能够运用傅里叶变换借助 MATLAB 软件分析各种信号的频谱。 思政目标：帮助学生掌握理论知识，培养学生的科学思维和科学研究能力，引导学生以发现的眼光 对待生活，善于发现身边的科学问题，并能够转换角度，拓展思路，多方面多视角的分析和解决问 题。 2、教学要求：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 傅立叶变换的主要性质；了解信号的无失真传输和信号通过理想滤波器的概念。 【教学重点与难点】 1、教学重点：周期信号与非周期信号的频谱的特点、典型信号的频谱密度函数、系统频域响应函数 的概念、线性系统零状态响应的频域分析方法及无失真传输的条件 2、教学难点：傅里叶变换的性质及其应用 【教学内容】 3.1 周期信号的傅里叶级数 3.2 周期信号的频谱 3.3 非周期信号的傅里叶变换 3.4 常用信号的傅里叶变换 3.5 傅里叶变换的性质
3.6连续时间系统的频域分析3.7理想低通滤波器的冲激响应与阶跃响应3.8系统无失真传输的条件、综合分析举例【思政元素融入点】多次正弦波合成为方波一一“积土成山，聚沙成塔”，每个人自身的成长需要锲而不舍的持续努力，鼓励学生在成长道路上要永不懈怠、勤奋努力。方波分解为正弦波的过程，分析时域到频域转换的作用和价值，培养学生多角度分析问题、解决问题的科学思维。介绍傅里叶生平事迹，通过教学帮助学生了解傅里叶分析方法的历史，鼓励学生探索科学、追求真理。第四章连续时间信号与系统的复频域分析（14学时）【教学目标与要求】1、教学目标：知识目标：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）的零、极点的概念：了解系统的框图表示和系统稳定性的概念。能力目标：掌握连续时间信号与系统的复频域分析思政目标：帮助学生掌握理论知识，培养学生的科学思维和科学研究能力，引导学生利用数学思维和角度进行思考和学习，培养学生从不同角度解决问题的意识和能力。2、教学要求：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）的零、极点的概念：了解系统的框图表示和系统稳定性的概念。【教学重点与难点】1、教学重点：拉普拉斯变换的定义和性质、系统函数的定义以及物理意义、求解系统函数2、教学难点：拉普拉斯变换的性质及其应用、求解系统函数、判定系统的稳定性【教学内容】4.1拉普拉斯变换及性质4.2连续时间系统的复频域分析4.3系统函数5
5 3.6 连续时间系统的频域分析 3.7 理想低通滤波器的冲激响应与阶跃响应 3.8 系统无失真传输的条件、综合分析举例 【思政元素融入点】 多次正弦波合成为方波——“积土成山，聚沙成塔”，每个人自身的成长需要锲而不舍的持续努 力，鼓励学生在成长道路上要永不懈怠、勤奋努力。 方波分解为正弦波的过程，分析时域到频域转换的作用和价值，培养学生多角度分析问题、解决 问题的科学思维。 介绍傅里叶生平事迹，通过教学帮助学生了解傅里叶分析方法的历史，鼓励学生探索科学、追求 真理。 第四章 连续时间信号与系统的复频域分析（14 学时） 【教学目标与要求】 1、 教学目标： 知识目标：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)的零、极点的概念；了解系统的 框图表示和系统稳定性的概念。 能力目标：掌握连续时间信号与系统的复频域分析 思政目标：帮助学生掌握理论知识，培养学生的科学思维和科学研究能力，引导学生利用数学思维 和角度进行思考和学习，培养学生从不同角度解决问题的意识和能力。 2、教学要求：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)的零、极点的概念；了解系统 的框图表示和系统稳定性的概念。 【教学重点与难点】 1、教学重点：拉普拉斯变换的定义和性质、系统函数的定义以及物理意义、求解系统函数 2、教学难点：拉普拉斯变换的性质及其应用、求解系统函数、判定系统的稳定性 【教学内容】 4.1 拉普拉斯变换及性质 4.2 连续时间系统的复频域分析 4.3 系统函数