信号与系统教案

教案第二学期课程名称信号与系统系(院、部)电子工程学院教研室(实验室)通信工程系授课班级主讲教师职称使用教材信号与系统二○一○年二月教案（首页）课程名称信号与系统总计：64学时课程类别专业基础课学分4讲课：64学时实验：0学时上机：0学时任课教师职称授课对象专业班级：共个班基要本参教考材资和料主[1]郑君里，应启珩，杨为理．信号与系统．第二版．北京：高等教育出版社，2000[2]胡光锐，徐昌庆．信号与系统解题指南．北京：科学出版社，1999[3]陈后金，胡健．信号与系统学习知道及习题精解．北京：清华大学出版社，2005教和学要目求的信号与系统课程是通信与信息系统、交通信息与控制工程、信号与信息处理等学科专业本科生必选的技术基础课程。本课程主要讨论确定性信号经过线性时不变系统传输与处理的基本概念和基本方法，从时间域到变换域，从连续到离散，从输入输出描述到状态空间描述，以通信和控制工程作为主要应用背景，注重实例分析。通过本课程的学习，使学生牢固掌握信号与系统的时域、变换域分析的基本原理和基本方法，理解傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的数学概念、物理概念与工程概念，掌握利用信号与系统的基本理论与方法分析和解决实际问题的基本方法，为进一步学习后续课程打下坚实的基础。教及学难重点点教学重点是线性时不变系统、信号的时域描述、傅里叶变换、抽样定理、拉普拉斯变换、Z变换，系统分析方法，难点是卷积定义与应用，信号的时域运算，周期信号的频谱，连续时间信号的频域分析，系统频响特性，系统函数与系统特性，状态空间描述系统及其求解等。信号与系统课程教案课次第一次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：第一章绪论：信号与系统、信号的描述、分类和典型示例、信号的运算教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：信号的数学表示，信号的运算熟悉：信号的分类和典型示例了解：信号与系统的概念教学重点及难点：信号的函数表示与图形表示，信号的基本运算教学基本内容方法及手段1、信号与系统的概念，2、信号的分类；周期信号与非周期信号，确定信号与随机信号，连续信号与离散信号，3、典型信号：实指数信号，正弦信号、复指数信号、抽样信号。4、信号的基本运算：信号的移位，反折、尺度、微分积分相加相乘。板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、如何对信号进行分类，各类信号的本质区别是什么？2、信号与系统为什么是不可分割的整体？3、信号)30cos()10cos(tt的周期是多少？4、粗略绘出)4sin()]()([tTTtutu的波形。课后小结：学生对信号的基本运算掌握不够，特别是信号的移位和反折理解不够。信号与系统课程教案课次第二次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：阶跃与冲激信号、信号的分解、系统模型、分类、线性时不变系统、系统分析方法教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：阶跃与冲激信号的定义，信号的分解，线性时不变系统的特性熟悉：系统模型、分类了解：系统分析方法教学重点及难点：阶跃与冲激信号的定义，信号的分解，线性时不变系统的特性及其判断，线性系统的框图表示。教学基本内容方法及手段1、阶跃与冲激信号的定义2、信号的分解方法3、线性时不变系统的性质4、线性系统的框图表示。板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、如何判断一个系统是线性系统？线性系统是否一定要是时不变系统？2、如果某系统对某些输入信号其输出滞后输入，可否断定该系统为因果系统？3、?)]()([?)2()(?)()(0000dttttedtttuttdttttftj4、有一线性时不变系统，当激励)()(1tute时，响应)()(1tuetrat当激励为)()(2tte时，求响应?)(2tr课后小结：对冲激信号的定义掌握得不够。信号与系统课程教案课次第三次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：2.1引言、2.2微分方程的建立与求解教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：微分方程的建立与经典求解方法。熟悉：齐次解与特解教学重点及难点：微分方程的建立与求解教学基本内容方法及手段微分方程的建立与求解；齐次解与特解的求法。板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、给定系统微分方程)(3)()(2)(3)(22tetedtdtrtrdtdtrdtd若激励信号和起始状态为以下二种情况：（1）2)0(',1)0(),()(rrtute（2）2)0(',1)0(),()(3rrtuetet试分别求它们的完全响应，并指出其零输入响应、零状态响应、自由响应、强迫响应各分量。2、建立一个描述电路系统的微分方程需要哪些条件？课后小结：学生对零输入响应、零状态响应、自由响应、强迫响应各分量的求解不很熟悉。信号与系统课程教案课次第四次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：2.3起始点跳变2.4零输入响应与零状态响应2.5冲激响应与阶跃响应教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：零输入响应与零状态响应、冲激响应的求法熟悉：阶跃响应的求解方法了解：起始点跳变的判断方法教学重点及难点：零输入响应与零状态响应、冲激响应的求法教学基本内容方法及手段1、零输入响应定义为：没有外加激励信号的作用，只有起始状态所产生的响应。2、零状态响应定义为：不考虑起始时刻系统储能的作用，由系统的外加激励信号所产生的响应。3、冲激响应定义为：系统在单位冲激信号的激励下产生零状态响应。4、阶跃响应定义为：系统在单位阶跃信号的激励下产生零状态响应。5、换路定理：)0()0(),0()0(llcciiuu板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、什么是起始状态？什么是初始状态？2、什么是零输入响应、零状态响应、冲激响应？3、阶跃响应与冲激响应有什么关系？课后小结：用冲激函数匹配法求初始条件是难点，学生掌握得不太好。信号与系统课程教案课次第五次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：2.6卷积2.7卷积的性质教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：卷积运算和卷积的性质教学重点及难点：卷积的运算方法、卷积的性质教学基本内容方法及手段1、dtfftftf)()()(*)(21212、卷积运算满足交换律、分配律、结合律。3、卷积运算的微分和积分4、)()(*)(tfttf板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、什么是卷积运算？2、卷积运算满足哪些性质？3、?)(*)(?)(*)(?)(*)(0tutftttfttf4、卷积运算的图形解释是什么样？课后小结：卷积的图形解释掌握不好。信号与系统课程教案课次第六次授课方式（请打√）理论课□讨论课□实验课□习题课√其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：第二章习题教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：复习第二章所教内容，巩固第二章重点及难点教学重点及难点：复习所学知识教学基本内容方法及手段1、微分方程的建立与求解2、初始条件的确定3、零输入响应与零状态响应4、冲激响应与阶跃响应5、卷积积分及其性质6、利用卷积积分求系统的零状态响应板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、若激励为)(te、响应为)(tr的系统的微分方程由下式描述，试对于下式求系统的冲激响应：（a）dttdetrdttdr)(2)(5)(（b）)(2)(2)()()(22tedttdetedtdtrdttdr2、若)2()1()()],1()()[1()(21tututftututtf试计算卷积积分)(*)(21tftf，并画出卷积波形。课后小结：本章主要是求解微分方程，其中方程的时域解法和卷积是重点。信号与系统课程教案课次第七次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：3.1---3.3傅立叶系统的分析教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：三角函数形式的付里叶级数和指数形式的付里叶级数，欧拉公式熟悉：函数对称性与付里叶系数的关系了解：典型周期信号的付里叶级数表示教学重点及难点：周期信号频谱的概念及计算教学基本内容方法及手段1、1)sincos()(1110tjnnnnnneFtnbtnaatf2、付里叶级数基本性质：线性性、共轭性、翻转性、时移性、频移性、卷积性、微分性、Parseval定理3、周期信号频谱的物理意义4、周期信号频谱的特性5、有效带宽板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、周期信号频谱的物理意义是什么？2、信号的时域特性与频域特性有何对应关系？3、付里叶级数的条件是什么？如何理解该条件？课后小结：很多学生对物理意义总觉得不太好理解。信号与系统课程教案课次第八次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：3.4---3.5典型非周期信号的傅立叶变换教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：付里叶变换熟悉：典型非周期信号的傅立叶变换教学重点及难点：连续时间信号的频域分析，付里叶变换的物理意义教学基本内容方法及手段1、频谱密度函数2、dteFtfdtetfFtitj)(21)()()(3、单边指数信号、双边指数信号、矩形脉冲信号、符号函数等典型信号的付里叶变换板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、什么是付里叶变换？其物理意义是什么？2、周期信号频域与非周期信号频域的区别和联系是什么？3、符号函数的付里叶变换是什么样的？课后小结：对于傅立叶级数和傅立叶变换之间的转换不太明白，对频谱图总觉得太抽象，和物理背景联系不起来。信号与系统课程教案课次第九次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：3.6---3.7冲激与阶跃的傅立叶变换及性质教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：冲激函数与阶跃函数的傅立叶变换熟悉：傅立叶变换的基本性质教学重点及难点：傅立叶变换的基本性质教学基本内容方法及手段1、)(t的傅立叶变换、)(tu的傅立叶变换2、傅立叶变换的基本性质；线性性、对称性、寄偶虚实性、尺度变换特性、时移性、频移性、微分积分特性板书教学，举例题作业、讨论题、思考题：1、已知)()(Ftf，若tdttfttf)24()2()(2，用多种方法求)(2tf的傅立叶变换)(2F。2、已知一个实连续信号)(tf有傅立叶变换)(F，且)(F的模满足)(lnF若已知)(tf是时间的偶函数，或是时间的寄函数，在这两种情况下分别求)(tf。3、求)3)(2(5)(6)(1)(2jjFF的傅立叶反变换。课后小结：对冲激函数和阶跃函数的傅立叶变化的物理意义不太名辩。傅立叶换的基本性质都不太难、比较好理解；但要记忆的东西比较多，而且要在理解的基础上记忆。信号与系统课程教案课次第十次授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：3.7傅立叶变换的性质教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握：傅立叶变换的基本性质；线性性、对称性、寄偶虚实性、尺度变换特性、时移性、频移性、微分积分特性。教学重点及难点：傅立叶变换的基本性质；线性性、对称性、寄偶虚实性、尺度变换特性、时移性、频移性、微分积分特性。教学基本内容方法及手段傅立叶变换的基本性质：1、线性性2、对称性3、寄偶虚实性4、尺度变换特性5、时移性6、频移性7、微分积分特性、板书教学，举例题作业、讨论题、思