《信號(hào)與系統(tǒng)分析》課程簡介及教學(xué)大綱《信號(hào)與系統(tǒng)分析》課程簡介課程編號(hào)：JT02L1102課程結(jié)構(gòu)：學(xué)科基礎(chǔ)教育平臺(tái)/必修課程學(xué)時(shí)/學(xué)分：64/4先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、電路分析適用專業(yè)：軌道交通信號(hào)與控制內(nèi)容簡介：1.課程的性質(zhì)、目標(biāo)與任務(wù)本課程主要為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)控制理論、信號(hào)處理與信息檢測(cè)理論、通信理論、網(wǎng)絡(luò)理論等課程內(nèi)容打下必要的基礎(chǔ)；幫助學(xué)生了解信號(hào)和系統(tǒng)分析過程中，理論與實(shí)際結(jié)合的思想方法；

引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)把握理論問題和實(shí)際工程應(yīng)用問題的共性，發(fā)現(xiàn)和利用個(gè)性；

培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際工程問題的能力。2.課程主要內(nèi)容本課程教學(xué)任務(wù)主要是使學(xué)生了解信號(hào)和系統(tǒng)分析的基本思想；使學(xué)生掌握信號(hào)在時(shí)域、頻域及復(fù)頻域中的描述形式、特征，了解不同信號(hào)描述形式間的關(guān)系；

使學(xué)生掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)在時(shí)域、頻域及復(fù)頻域中的表現(xiàn)形式和基本特點(diǎn)，能建立一般電路和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，能選用適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼猓瑢?duì)解賦予物理解釋；使學(xué)生掌握信號(hào)通過線性系統(tǒng)后信號(hào)的分析方法，信號(hào)特征變化的基本規(guī)律。

參考教材、著作或參考資料：建議教材：吳大正．信號(hào)與線性系統(tǒng)分析（第4版）[M]．高等教育出版社，2010．參考資料：[1]

鄭君里．信號(hào)與系統(tǒng)（第3版）[M]．高等教育出版社，2011．[2]

奧本海姆（美），劉樹棠譯．信號(hào)與系統(tǒng)[M]．西安交通大學(xué)出版社，2011．

（SignalsandSystem

Analysis）CourseDescriptionTerm：2-1CourseTitle：SignalsandSystemAnalysisCourseCode：JT02L1102PrerequisiteCourses：AdvancedMathematics,LinearAlgebra,CircuitAnalysisCredit/Hours：64/4CourseDescription：1.

Specialty,objectivesandtasksofthecourseHavestudentsunderstandthebasicmethodtoanalyzesignals&systems;Havestudentsmasterthesignaldescriptionsintimedomain,frequencydomainandcomplexfrequencydomain,understandthemeaningofdifferentdescriptions;HavestudentsmastertheLTIsystemdescriptionintimedomain,frequencydomainandcomplexfrequencydomain,beabletoestablishthemodelforacircuitsystemorotherLTIsystem,beabletofigureoutthesystemrespondsandexplainthemproperly.2.MaincontentsofthecourseHavestudentsunderstandthedifferencesbetweentheinputsignalsandtheoutputsignalofaLTIsystem.Itpresentsthefundamentalsofsignalandsystemanalysis.Topicsincludediscrete-timeandcontinuous-timesignals,Fourierseriesandtransforms,LaplaceandZtransforms,andanalysisoflinear,time-invariantsystems.Applicationsaredrawnbroadlyfromengineeringandphysics.Itisafundamentalstartingpointinthefieldofengineering,andservesasthebasicmaterialthatotheradvancedcoursesintheengineeringsubjectareaarebased.

《信號(hào)與系統(tǒng)分析》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息1.

課程編號(hào)：JT02L11022.

課程名稱：信號(hào)與系統(tǒng)分析3.

課程結(jié)構(gòu)：學(xué)科基礎(chǔ)教育平臺(tái)/必修課程4.

學(xué)時(shí)/學(xué)分：64/45.

先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、電路分析6.

適用專業(yè)：軌道交通信號(hào)與控制二、課程任務(wù)和目的本課程是軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)本科生的一門非常重要的實(shí)用性強(qiáng)、涉及面廣的學(xué)科大類必修課程。該課程是將學(xué)生從電路分析的知識(shí)領(lǐng)域引入信號(hào)處理和傳輸領(lǐng)域、從時(shí)域到頻域的關(guān)鍵性課程，它在電子、通信等類必修課中占有重要地位，對(duì)后續(xù)專業(yè)課程起著承上啟下的作用并具有深遠(yuǎn)的影響。本課程的主要目的是使學(xué)生掌握確定性信號(hào)的時(shí)域和頻域描述方法；線性時(shí)不變系統(tǒng)的特性及其時(shí)域、頻域、復(fù)頻域以及Z域分析方法；以及涉及到信號(hào)的性質(zhì)和信號(hào)通過線性時(shí)不變系統(tǒng)時(shí)的若干基本問題、基本概念和基本知識(shí)點(diǎn)。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域、變換域分析的基本原理和基本方法；理解傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換的數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念。學(xué)生應(yīng)初步具備分析信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)域及頻域特性的能力；學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來解決工程問題，并能給予物理概念的解釋；鍛煉學(xué)生利用信號(hào)與系統(tǒng)的基本理論與方法去分析和解決實(shí)際問題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以適應(yīng)后續(xù)課程的需要。激發(fā)學(xué)生對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)學(xué)科方面的學(xué)習(xí)志趣和熱情，使他們有能力適應(yīng)這一領(lǐng)域快速發(fā)展的需要。三、課程教學(xué)內(nèi)容和要求本課程的教學(xué)重點(diǎn)放在分析系統(tǒng)的基本方法上，主要介紹分析連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的時(shí)域法和變換法。時(shí)域分析法中的重點(diǎn)是卷積法，變換法中主要有用于連續(xù)系統(tǒng)的傅立葉變換法和拉普拉斯變換法以及用于離散系統(tǒng)的Z變換法。另外，還介紹了系統(tǒng)函數(shù)和適用于多輸入—多輸出系統(tǒng)的狀態(tài)變量法。學(xué)習(xí)本課程的難點(diǎn)在于連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析方法中求解微分方程時(shí)用到的初始條件的確定，以及卷積法中卷積積分上下限和卷積和上下限的確定，連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析方法中頻譜函數(shù)的概念及應(yīng)用，尤其是取樣定理的概念和應(yīng)用。四、課程教學(xué)安排本課程理論教學(xué)64學(xué)時(shí)。按照知識(shí)單元進(jìn)行劃分，本課程主要內(nèi)容包括7個(gè)單元。第1單元

信號(hào)與系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)（10學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容信號(hào)的基本描述方法、分類及其基本運(yùn)算；系統(tǒng)的基本概念和描述方法；系統(tǒng)模型及其分類；線性非時(shí)變系統(tǒng)的概念。2.教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：階躍信號(hào)、沖激信號(hào)的性質(zhì)和應(yīng)用；線性非時(shí)變系統(tǒng)的概念。難點(diǎn)：用階躍信號(hào)表示信號(hào)起止點(diǎn)。3.基本要求（1）掌握信號(hào)的基本描述方法、分類及其基本運(yùn)算；（2）掌握階躍信號(hào)、沖激信號(hào)的定義及其性質(zhì)；（3）掌握系統(tǒng)的基本概念和描述方法；（4）掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)的概念及性質(zhì)；（5）理解系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；（6）了解系統(tǒng)分析方法。第2單元

連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析（10學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容LTI連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)由電路模型建立微分方程的方法及其經(jīng)典解法；自然響應(yīng)、受迫響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、沖激響應(yīng)；卷積積分的概念及其性質(zhì)。2.教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：自然響應(yīng)、受迫響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、沖激響應(yīng)的概念；零狀態(tài)響應(yīng)的求解。難點(diǎn)：卷積積分圖解法、卷積性質(zhì)的應(yīng)用。3.基本要求（1）了解從物理模型建立連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法；（2）掌握LTI連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)由電路模型建立微分方程的方法及其經(jīng)典解法；（3）掌握自然響應(yīng)、受迫響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、沖激響應(yīng)的概念；（4）掌握卷積積分的概念及其性質(zhì)；（5）掌握系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)求解方法。第3單元

連續(xù)時(shí)間信號(hào)的頻率特性分析（傅里葉變換）（12學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開；傅里葉變換及其基本性質(zhì)；周期信號(hào)和抽樣信號(hào)的傅里葉變換；抽樣定理。2.教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：周期信號(hào)與非周期信號(hào)的頻譜及其特點(diǎn)、傅里葉變換主要性質(zhì)、抽樣定理。難點(diǎn)：周期信號(hào)與非周期信號(hào)的頻譜的物理意義、傅里葉變換主要性質(zhì)的物理意義、抽樣定理的物理意義。3.基本要求（1）掌握周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開；（2）掌握傅里葉變換及其基本性質(zhì)；（3）掌握周期信號(hào)和抽樣信號(hào)的傅里葉變換；（4）掌握抽樣定理；（5）掌握信號(hào)的頻譜的概念及其特性；（6）了解實(shí)信號(hào)頻譜的特點(diǎn)；（7）理解抽樣信號(hào)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。第4單元

連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析（拉普拉斯變換）（12學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容單邊拉普拉斯變換的定義及其基本性質(zhì)；拉普拉斯反變換的計(jì)算方法（部分分式分解法）；系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析方法；系統(tǒng)函數(shù)；系統(tǒng)函數(shù)的極零點(diǎn)的概念及其應(yīng)用；系統(tǒng)穩(wěn)定性；系統(tǒng)的框圖與流圖描述。2.教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：常用信號(hào)的拉普拉斯變換；拉普拉斯變換的基本性質(zhì)；系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析方法；系統(tǒng)函數(shù)的概念；穩(wěn)定系統(tǒng)的條件。難點(diǎn)：由系統(tǒng)函數(shù)的極零點(diǎn)的分布決定系統(tǒng)時(shí)域特性和頻域特性。3.基本要求（1）掌握單邊拉普拉斯變換的定義及其基本性質(zhì)；（2）掌握用部分分式展開法求解拉普拉斯逆變換；（3）掌握系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析方法；（4）掌握系統(tǒng)函數(shù)的定義；（5）了解系統(tǒng)函數(shù)（網(wǎng)絡(luò)函數(shù)）的分類；（6）掌握系統(tǒng)函數(shù)極零點(diǎn)位置與沖激響應(yīng)波形特征的關(guān)系；（7）掌握由系統(tǒng)函數(shù)的極零點(diǎn)的分布繪制（一階）系統(tǒng)頻響特性曲線的方法；（8）了解由系統(tǒng)函數(shù)的極零點(diǎn)的分布繪制（二階）系統(tǒng)頻響特性曲線的方法；（9）掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念；（10）掌握系統(tǒng)的框圖與流圖描述；（11）能設(shè)計(jì)出穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定和不穩(wěn)定的LTI連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)模型（微分方程、系統(tǒng)框圖）。第5單元

傅里葉變換的應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)對(duì)信號(hào)響應(yīng)的頻域分析方法、系統(tǒng)的頻域傳輸函數(shù)的概念；線性系統(tǒng)的無失真?zhèn)鬏敚焕硐氲屯V波器。2.教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)、理想低通濾波器。難點(diǎn)：系統(tǒng)對(duì)信號(hào)響應(yīng)的頻域分析方法。3.基本要求（1）掌握系統(tǒng)對(duì)信號(hào)響應(yīng)的頻域分析方法、系統(tǒng)的頻域傳輸函數(shù)的概念；（2）掌握線性系統(tǒng)的無失真?zhèn)鬏敆l件；（3）掌握理想低通濾波器特性；（4）了解系統(tǒng)延時(shí)、失真、因果等概念。第6單元

離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析（6學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容離散時(shí)間信號(hào)序列的表示方法和基本運(yùn)算；離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程描述；離散時(shí)間系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)；卷積和的概念及計(jì)算；系統(tǒng)零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)的概念和求解方法。2.教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：離散時(shí)間系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)；系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的求解。難點(diǎn)：求無限序列卷積和。3.基本要求（1）掌握離散時(shí)間信號(hào)序列的表示方法和基本運(yùn)算；（2）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程描述；（3）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)；（4）掌握卷積和的概念及計(jì)算；（5）掌握系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)求解方法。第7單元

離散時(shí)間系統(tǒng)Z域分析（Z變換）（10學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容Z變換的定義、收斂域及其基本性質(zhì)；用部分分式展開法求逆Z變換；Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系；離散時(shí)間系統(tǒng)響應(yīng)的Z變換分析方法；離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念；求離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率特性；離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域和Z域框圖與流圖描述形式。2.教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：典型序列的Z變換、Z變換的基本性質(zhì)、Z變換分析方法。難點(diǎn)：求離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率特性。3.基本要求（1）掌握Z變換的定義、收斂域及其基本性質(zhì)；（2）掌握用部分分式展開法求逆Z變換，了解Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系；（3）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)響應(yīng)的Z變換分析方法，掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；（4）掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念；（5）掌握求離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率特性，掌握散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域和Z域框圖與流圖描述形式；（6）能設(shè)計(jì)出穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定和不穩(wěn)定的LTI離散時(shí)間系統(tǒng)模型（差分方程、系統(tǒng)框圖）。五、課程考核