《信號與系統》課程教學大綱
一、課程基本信息
課程代碼：
課程名稱：信號與系統/Signals and Systems
學時/學分：64 / 4
先修課程：《高等數學》《工程數學》《基本電路理論》
適用專業：電類專業
開課院（系）：通信工程系
教 材：《信號與系統》第二版，奧本海姆，電子工業出版社，2013
參考書：《信號與線性系統分析》第四版，吳大正，高等教育出版社，2005
《信號與系統》第二版，西蒙赫金，電子工業出版社，2013
《信號與線性系統》第五版，管致中，高等教育出版社，2011
《線性系統與信號》第二版，拉茲，西安交通大學出版社，2006
二、課程性質和任務
《信號與系統》是電類專業的一門重要的專業基礎課程。它的任務是研究信號和線性時不變系統的基本理論和基本分析方法，要求掌握最基本的信號變換理論，並掌握線性時不變系統的分析方法，為學習后續課程，以及從事相關領域的工程技術和科學研究工作奠定堅實的理論基礎。
三、教學內容和基本要求
（一）信號的函數表示與系統分析方法
掌握信號與系統的基本概念。
理解信號的分類及其基本運算，掌握信號的函數表示與圖形表示，掌握典型的連續信號和奇異信號。
理解離散信號的定義、特性及其各種運算與變換，掌握序列的表示方法及常用序列。
理解線性時不變系統的數學模型及其分類，理解系統的各種性質，理解系統的因果性和穩定性的含義。掌握線性系統的模擬和方框圖表示。
（二）線性時不變系統的時域分析
了解連續系統的輸入輸出微分方程的建立方法。
掌握線性常系數微分方程的時域求解方法，理解特征多項式、特征方程和特征根（固有頻率）的意義。
理解系統的全響應可以分解為：零輸入響應與零狀態響應；自由響應與強迫響應；暫態響應與穩態響應。
理解單位沖激響應的意義。
理解卷積積分的意義、運算規律及其性質，掌握求解方法。
了解常系數差分方程的時域求解方法，掌握離散系統各種響應（尤其是單位取樣響應）的意義及其全響應的分解方式。
理解卷積和的定義、運算規律及其性質，掌握求解方法。
（三）連續時間信號的傅立葉分析
了解特征向量和特征值的概念及物理意義。
理解傅立葉級數的定義，掌握典型周期信號的頻譜，理解周期信號頻譜的特點。
掌握和理解傅立葉變換的定義、性質，能夠據此求周期與非周期信號的頻譜、頻譜寬度，了解信號頻譜與頻譜寬度的含義。
掌握傅立葉反變換的求解方法。
（四）離散時間信號的傅里葉分析
與連續時間信號傅里葉分析方法相對應，注意兩者的聯系與重要區別!
（五）線性時不變系統的時域和頻域特性
理解線性時不變系統頻率響應的定義、物理意義，掌握其求解方法及其應用。
掌握系統對激勵信號的響應的頻域求解方法，理解信號通過系統傳輸后產生的現象。
了解信號無失真傳輸的條件。
掌握理想低通濾波器的定義、傳輸特性（沖激響應與階躍響應）及其上升時間的意義。
掌握調制與解調的基本原理與應用。
（六）拉普拉斯變換
掌握拉氏變換的定義、收斂域及其基本性質。
理解拉氏變換的性質（特別是時移、頻移、時域微分、頻域微分、初值定理和終值定理等性質）的應用條件。
掌握利用拉氏變換的定義和性質求拉氏變換的方法。
掌握利用部分分式法及留數法求象函數的拉氏反變換的方法。
掌握系統的拉普拉斯變換分析方法，能夠利用拉氏變換求線性時不變系統的響應。
理解系統函數的定義、物理意義和零極點概念。
理解系統函數的零極點分布與時域特性之間的關系。
掌握利用系統函數零極點分布確定頻率特性的方法。
掌握利用系統函數求各種響應的方法，包括單位沖激響應、自由響應與強迫響應、暫態響應與穩態響應、正弦穩態響應等等。
理解系統穩定性的意義，掌握利用收斂域判定系統的穩定性。
（七）$Z$變換
掌握和理解$Z$變換的定義、收斂域及其基本性質，理解$Z$變換各種性質的應用條件，理解$Z$變換與拉氏變換的關系。
掌握常用序列的$Z$變換，能夠利用$Z$變換的定義和性質求序列的$Z$變換。
了解利用冪級數展開法和留數法求$Z$反變換的方法，掌握用部分分式法求$Z$反變換的方法。
理解系統函數的定義、物理意義及其零極點的概念，掌握其求解方法。
理解系統函數的零極點分布與單位取樣響應的關系，能夠利用系統函數對系統特性進行分析和求解響應。
理解離散因果系統和穩定系統的定義、意義和性質，能夠進行系統穩定性的判別。
四、實驗（上機）內容和基本要求
（一）上機的學時數為10個學時。
（二）計算機實驗：
主要實驗項目包括：
利用卷積求解系統輸出；
求信號的幅頻和相頻，並利用幅頻和相頻求解時域信號；
利用頻域分析分離加性信號；
低通濾波器的設計。
通過上機實驗，使學生掌握利用計算機（MATLAB語言）進行信號與系統分析的基本方法，進一步加深對信號與線性時不變系統的基本理論的理解，訓練學生的實驗技能和科學實驗方法，加強感性認識，提高分析和解決實際問題的能力。
五、對學生能力培養的要求
（一）課內教學活動中能力培養的安排及要求
通過本課程的學習使學生掌握扎實的信號與系統的分析方法，並能夠利用計算機進行現象分析和算法的實現。
1、在教學過程中，應注意逐步提高學生在教師課堂講授的啟發和指引下，獨立鑽研教材、參考資料，從而吸取知識的能力、自學的能力。
2、為了達到教學基本要求，保證基本教學質量，應當嚴格要求學生做好一定數量的習題，以培養學生理論聯系實際的作風和分析計算的能力。
3、通過與實驗課程相結合，應進一步培養和提高學生的實驗研究能力、計算機應用能力、分析和解決實際問題的能力。
（二）課外科技活動和社會實踐等教學活動中能力培養的安排及要求
本課程的概念、思想和方法在很多科學和技術領域起着重要的作用，學生可參與相關領域的科技活動鍛煉自己在信號處理方面的能力。通過課外的科技活動，增強學生對理論課程的學習興趣，學會利用所掌握的理論知識去分析和解決實際的問題。
六、其它說明
（一）本課程作為電類專業的技術基礎大平台課程，在兼顧各學科不同要求的情況下，以信號與系統理論的基礎知識、基本概念和基本方法列為本課程的基本內容。
（二）本課程與《基本電路理論》、《數字信號處理》、《自動控制原理》等課程關系密切，故本課程在講解相關內容時應當掌握好深度和廣度：
（三）本課程教學應盡量形成具有教材、CAI課件、網絡課程等教學形式相結合的立體教案，以達到良好的教學效果。
學時分配表
| 教學環節 課程內容 |
講課 |
實習 |
習題課 |
討論課 |
上機 |
課外實踐 |
其他 |
| 信號的表示及系統的分析方法 |
4 |
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1 |
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| 線性時不變系的時域分析 |
6 |
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1 |
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| 連續時間信號的傅立葉分析 |
6 |
|
1 |
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2 |
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| 離散時間信號的傅里葉分析 |
6 |
|
1 |
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2 |
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| 線性時不變系統的時域和頻域特性 |
4 |
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1 |
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2 |
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| 采樣理論 |
4 |
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1 |
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| 連續時間系統的$S$域分析 |
8 |
|
1 |
|
2 |
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|
| 離散時間系統的$Z$域分析 |
8 |
|
1 |
|
2 |
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| 總計 |
46 |
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8 |
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10 |
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