《信號與系統》課程教學大綱一、課程基本信息課程中文名：信號與系統課程英文名：SignalandSystem課程代碼：03410062課程學分：4.5總學時數：72學時分配：7216（：0課程類別：專業基礎課程課程性質：必修開課學院：機械工程學院適用專業：測控技術與儀器先修課程：高等數學、電路分析或電路原理后續課程：智能信號處理、智能儀器設計等選用教材：《信號處理與系統分析》宋壽鵬，鄒榮，機械工業出版社、2024年。課程網址：說明：72（其中：課堂教學學時：72，本課程設有獨立的配套實驗課程《信號處理技術實驗》，學時16）二、課程性質與課程目標（一）課程性質16（二）課程目標課程目標1.（課程思政。課程目標2.1.3權重0.4。課程目標3.2.2權重0.4。4.Matlab5.3(.29.（0.。（三）課程目標與專業畢業要求指標點的對應關系本課程支撐專業培養計劃中畢業要求指標點1.3、2.2、5.3和9.1：1.3:0.4；2.20.4；5.3:0.2；9.1：0.2。課目標畢業要求指標點程課程目標1課程目標2課程目標3課程目標4指標點1.3(0.4)√指標點2.2(0.4)√指標點5.3(0.2)√指標點9.1(0.2)√三、課程內容與教學要求第一章（一）課程內容.幾種典型的連續時間信號；（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握信號的概念及分類方法；（2）掌握信號的時域變換及時域運算方法；（3）掌握系統的概念及分類；（4）掌握線性時不變系統的概念及判斷方法；（5）掌握典型信號的描述及特征（沖激、階躍、正余弦、周期方波、矩形脈沖、指數等）（6）理解信號分解的目的和用途；（7）了解國家發展規劃、高新技術與本課程的關聯，了解本課程在國民經濟中的應用領域；Matlab（9）完成布置的課后作業；（10）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）信號時域變換及時域運算；（2）系統分類及系統判斷方法。第二章連續系統的時域分析（一）課程內容從0－到0；（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握連續系統模型建立方法；（2）掌握時域經典求解方法；（3）掌握系統零輸入響應、零狀態響應和完全響應的分析方法；（4）掌握沖激響應與階躍響應的特點；（5）掌握時域卷積求響應原理和方法；（6）了解工程實際信號響應求解方法；（7）自行設計和搭建一階電路系統，觀察不同頻率正弦信號和周期方波通過一階系統后的響應，分析響應與激勵的差異，該項內容可通過仿真或實際電路測試完成；（8）完成布置的課后作業；（9）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）系統響應分類及時域響應求解；（2）沖激響應與階躍響應物理意義理解及應用。第三章連續信號頻域分析（一）課程內容（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握周期信號傅立葉級數方法及物理意義，周期信號頻譜求法及工程涵義；（2）掌握傅立葉變換與級數的關系，非周期信號的頻譜分析方法及工程涵義；（3）掌握傅立葉變換的性質及應用場合；（4）掌握卷積定理原理、工程涵義及應用；（5）掌握抽樣定理和實際工程信號中采樣頻率的選取原則；（6）掌握相關的概念、求法，理解工程實際中應用相關定理進行檢測、定位、濾波等案例原理。（7）了解傅立葉變換發展歷程，了解科學規律從發現到應用的規律特點；（8）利用智能手機采集的信號，分析各自語音信號的頻譜，并對比不同說話人頻譜差異，解釋出現差異現象的本質；（9）完成布置的課后作業；（10）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）信號頻譜的工程涵義理解；（2）采樣定理的原理及應用；（3）卷積定理的原理及應用；（3）相關定理原理及工程應用。第四章線性系統的頻域分析（一）課程內容（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握系統對周期、非周期信號的穩態及瞬態響應；（2）掌握無失真傳輸條件；（3）掌握理想低通濾波器的特性；（4）了解物理可實現系統。（5）自己動手設計制作一階系統電路，通過實驗獲取該系統的頻率響應函數；用周期方波經過一個電路后，觀察輸出是不是周期方法？為什么？從系統的角度解釋（6）完成布置的課后作業；（7）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）穩態響應及瞬態響應在儀器響應中的表現；（2）無失真傳輸條件與實際系統的失真特性；（3）理想濾波器與實際濾波器的差異。第五章信號與系統的復頻域分析（一）課程內容（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握拉氏變換的定義與性質；（2）掌握簡單信號拉氏逆變換求法，并能通過輔助手段對復雜信號求逆變換；（3）掌握系統復頻域分析方法；（4）掌握系統函數、零極點分析方法；（5）根據系統函數設計一階電路，并通過實驗獲取其實際的系統函數；（6）完成布置的課后作業；（7）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）拉氏正、逆變換求法及用途；（2）系統復頻域分析方法；（3）系統函數與頻率響應函數和關系及應用；（4）系統零、極點分析方法對設計和分析系統所起的作用。第六章離散時間系統的時域分析（一）課程內容（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握離散時間信號時域運算及變換方法；（2）掌握離散時間系統差分方程建立方法，并能自行建立簡單系統的差分方程；（3）掌握差分方程的求解響應方法；（4）掌握卷積和的求法；（5）用Matlab編程實現語音信號的時域運算與變換，觀察信號產生的變化；用Matlab編程實現差分方程的求解；（6）完成布置的課后作業；（7）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）離散序列時域運算及變換方法；（2）離散系統的時域分析方法，差分方程建立；（3）離散系統響應求解；（4）卷積和及應用。第七章離散時間系統的Z域分析簡介（一）課程內容ZZZZ動手實踐；（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握序列Z變換的定義與性質；（2）了解逆Z變換及Z域分析方法；（3）了解離散系統函數；（4）能用Matlab編程實現正逆Z變換；（5）完成布置的課后作業；（6）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）序列正、逆Z變換；（2）Z域分析方法。第八章離散傅里葉變換（一）課程內容（DFT）DFTDFT(FFT（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）掌握DFT定義及其性質，理解DFT與傅里葉變換的聯系與區別；（2）理解DFT與傅里葉變換和Z變換之間的關系，能根據Z變換的結果直接求取DFT和傅里葉變換的結果；（3）理解頻域采樣的原理，掌握頻域采樣定理，能利用頻域采樣定理的原理指導信號的獲取；（4）掌握利用DFT計算線性卷積的條件，能利用DFT計算系統的輸出；（5）能用DFT對連續信號和序列進行譜分析。（6）理解時域抽取法基2FFT算法的基本原理及其編程思想；（7）能對信號進行FFT分析；（8）自己編程分析語音信號頻譜及特點，對比含噪語音信號、不同人語音信號合成后頻譜的變化，提出濾除不必要噪聲的方法；（9）完成布置的課后作業；（10）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）DFT的定義及其重要性質；（2）循環卷積及其與線性卷積的關系；（3）頻域采樣及采樣定理；（4）FFT算法及工程應用。第九章無限脈沖響應數字濾波器的設計（一）課程內容IIRIIR（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）理解模擬濾波器各設計指標的含義，能從已知條件中確定各設計指標；（2）掌握巴特沃斯低通濾波器的設計方法及其特點，能根據設計指標設計簡單巴特沃斯低通濾波器；（3）掌握切比雪夫低通濾波器的設計方法及其特點，能根據設計指標設計切比雪夫低通濾波器；（4）掌握低通濾波器與模擬高通、帶通、帶阻濾波器的頻率變換關系，能利用模擬低通濾波器的設計方法，設計相應的模擬高通、帶通、帶阻濾波器；（5）ZSIIR（6）ZSIIRMatlabIIR（8）完成布置的課后作業；（9）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）低通濾波器的設計指標及其與高通、帶通、帶阻濾波器的頻率變換關系；（2）模擬低通濾波器的設計方法及各自特點；（3）數字低通濾波器的設計方法及各自特點。第十章有限脈沖響應數字濾波器的設計（一）課程內容FIRFIRIIRFIR（二）教學方法和要求教學方法：自學、課堂教學、課堂討論、課后作業與實踐性環節等。教學要求：（1）FIRNFIR（2）FIRFIR（3）了解不同典型窗函數的原理及特點，能根據設計要求計算并選擇合適的濾波器。MatlabFIRIIR（5）完成布置的課后作業；（6）總結歸納本章內容。（三）重點與難點（1）窗函數法設計FIR數字濾波器的原理及基本步驟；（2）各種典型窗函數的特點及選擇依據；（3）IIR和FIR數字濾波器的特性及選擇依據四、本課程開設的實驗項目（如課程不含實驗，該項可不填）章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目標課堂教學實驗上機課程實踐小計第一章88手探究法1、2、3、4第二章66手探究法1、2、3、4第三章1212講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4第四章88講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4第五章66講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4第六章66講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4第七章66講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4第八章66講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4第九章88講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4第十章66講授法、討論法、演示案例法、作業法、動手探究法1、2、3、4合計7272注：1.課程實踐學時按相關專業培養計劃列入表格；2）六、課程考核序號考核方式或途徑考核要求評分標準考核權重考核對應的課程目標1作業10050%50%015%計入總評成績。15%課程目標2，3，42出勤與上課表現以隨機的形式點名，考查學生上課情況，聽講情況、課堂討論情況。100分。最后按10%計入課程總成績。10%課程目標1，2，3，43期中考試在期中（約7－8主要考核連續部分學生的知識掌握情況，為后續章10%課程目標2，3階段性測試，節的教學方式改進、知識主要考核學生點的傳授方式提供參考。對前面所學知本部分以筆試方式進行，識的理解和掌總分以100分計，評分標握程度，為后準以試卷評分標準為依續改進提供參據，最后以10%計入總評考。成績。根據本章的內容，選擇以根據每章布置語音信號等作為信號處理的學生動手實對象，以簡單電路作為系踐項目及案統分析對象，學生提供分例，檢查學生析和解決實際問題思路、4動手實踐掌握知識后基本技能的掌握情況和應用知處理程序、結果分析及完整和清楚地撰寫相應的報告四部分，每部分占比15%課程目標4識解決實際問25%，總分以100分計，題的能力，收全部正確為滿分，不提交取學生動手實為0分，成績以平均分計踐報告，入，最后以15%計入課程總成績。考試采用閉卷卷面總分為100分，試卷形式，考核信題型包括填空題、簡答題號與系統方面及分析計算與綜合應用題的基礎知識及三類，每類題型總分以試應用能力的占卷規定分及評分標準數為5期末考試60%；考核能夠運用數學、自然科學和工準，最后以卷面成績的50%計入課程總評成績。50%課程目標2，3，4程科學基本原理，研究分析實踐問題設計與分析能力的占40%。總評成績100%注：1.分學期設置和考核的課程應按學期分別填寫上表。2.3.（4.考核權重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。七、課程目標達成度評價1.2（3成，過程性考核須有成績評定，并作為學生成績構成部分記入期末總評成績表。2.3.1。4.課程目標達成度計算表如下：課程目標對應考核形式實際評測結果（學生達到的平均水平）對應總分達成度課程目標1課堂教學、課堂表現及作業作業成績×10%+考勤成績×30%4.5達成度=實際測評結果/對應總分課程目標2作業、出勤、期中考試、實踐和期末考試成績作業成績×40%+考勤成績×20%+期中考試×50%+實踐報告×10%+期末考試成績×50%39.5課程目標3作業、考勤、期中考試、實踐和期末考試作業成績×30%+考勤成績×40%+期中考試×50%+實踐報告×20%+期末考試成績×40%36.5課程目標4作業、考勤、期中考試、實踐和期末考試作業成績×20%+考勤成績×10%+實踐報告×70%+期末考試成績×10%19.5合計100八、參考書目及學習資料（書名，主編，出版社，出版