信号与系统课程设计

信号与系统教案一、引言信号与系统是电子工程及通信工程等专业的重要课程之一。

本教案旨在帮助学生全面了解信号与系统的基本概念和理论，并培养其分析和设计信号与系统的能力。

本教案适用于大学本科阶段的信号与系统课程。

二、教学目标1. 理解信号与系统的基本概念和特性；2. 掌握信号与系统的数学表示和分析方法；3. 学习信号与系统的线性时不变性质和傅里叶变换等重要理论；4. 培养学生分析和设计信号与系统的能力。

三、教学内容本教学按照以下章节安排：1. 信号的基本概念1.1 信号的定义与分类1.2 连续信号和离散信号1.3 周期信号和非周期信号2. 系统的基本概念2.1 系统的定义与分类2.2 线性系统和非线性系统2.3 时变系统和时不变系统3. 时域分析3.1 连续信号的时域描述3.2 离散信号的时域描述3.3 系统的时域描述4. 频域分析4.1 连续信号的频域描述4.2 离散信号的频域描述4.3 线性时不变系统的频域描述5. 傅里叶变换5.1 连续时间傅里叶变换5.2 离散时间傅里叶变换5.3 傅里叶变换的性质和应用6. 课程总结与回顾四、教学方法1. 理论讲授：通过课堂讲解和演示，系统介绍信号与系统的基本概念和理论。

2. 实例分析：结合实际案例，解析信号与系统在实际应用中的作用和意义。

3. 实验实践：利用仿真软件或实验设备，进行信号与系统方面的实际操作和实验验证，加深学生对理论知识的理解和掌握程度。

五、教学评价1. 平时成绩：包括课堂出勤、课堂参与、作业完成情况等。

2. 课程设计与报告：学生根据指导要求，完成一份信号与系统相关课题的设计和报告。

3. 期末考试：考察学生对信号与系统的整体掌握情况，包括理论知识和实践应用。

六、教材及参考资料1. 主教材：《信号与系统导论》2. 参考资料：2.1 《信号与系统分析》2.2 《信号与系统原理》2.3 信号与系统相关期刊论文七、教学进度安排本教案按照每周4学时的教学进度计划，共计15周。

《信号与系统》课程思政教学设计一、教学目标1. 知识与技能掌握信号与系统的基础理论和分析方法。

能够应用所学知识解决实际工程问题。

2. 思政目标培养学生的爱国情怀和科学精神。

增强学生的职业道德和社会责任感。

提升学生的创新思维和团队协作能力。

二、教学内容与方法1. 教学内容信号与系统的基本概念、分类及性质。

信号的时域和频域分析。

系统的稳定性、因果性和线性时不变性。

2. 思政元素融入引入我国科学家在信号与系统领域的研究成果，激发学生的民族自豪感和科学探索精神。

讨论信号与系统在国家安全、通信、医疗等领域的应用，培养学生的社会责任感和职业道德。

3. 教学方法理论讲授：系统介绍信号与系统的基本理论和方法。

案例分析：结合实际应用案例，分析信号与系统的实际应用。

小组讨论：组织学生围绕思政主题进行小组讨论，促进思想交流和团队协作。

课程设计：安排与课程内容相关的设计任务，提升学生的实践能力和创新思维。

三、思政教学重点1. 科学精神培养通过介绍信号与系统领域的发展历程和科学家事迹，培养学生的科学探索精神和创新意识。

鼓励学生勇于挑战传统观念，追求科学真理。

2. 职业道德教育强调工程师的职业道德和社会责任，引导学生在未来职业生涯中坚守诚信、公正和负责任的原则。

通过案例分析，讨论工程实践中的道德困境和解决方案。

3. 团队协作与沟通能力提升通过小组讨论和课程设计等环节，锻炼学生的团队协作和沟通能力。

培养学生学会倾听他人意见、尊重他人观点并有效表达自己的思想。

四、教学评价与反馈机制1. 知识掌握评价通过作业、测验和考试等方式评价学生对信号与系统知识的掌握情况。

2. 思政表现评价观察并记录学生在课堂讨论、小组活动和课程设计中的思政表现。

将思政表现纳入课程考核体系，激励学生积极参与思政教育活动。

3. 教学反馈定期收集学生对课程内容和教学方法的反馈意见，及时调整教学策略以满足学生需求。

与学生保持良好沟通，及时解答学生在学习和思政方面的困惑和问题。

《信号与系统》课程思政教学设计（一等奖）1. 引言作为一门专业课程，《信号与系统》作为电子信息类专业的核心课程之一，不仅仅是为了培养学生的技术能力，更是为了培养学生的思想道德素质和创新思维能力。

为了更好地将思政教育融入到《信号与系统》的教学中，我们制定了本教学设计方案，并获得了一等奖。

2. 教学目标本课程的教学目标分为三个方面：1.学术目标：通过本课程的学习，学生能够掌握信号与系统的基本概念和分析方法，能够熟练运用相关工具和算法进行信号处理和系统分析。

2.思想道德目标：通过本课程的学习，培养学生的自主学习和创新能力，培养学生的团队合作意识和应对复杂问题的能力。

3.实践目标：通过本课程的实践环节，提高学生的动手能力和实际操作能力，培养学生的实践创新能力。

3. 教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.信号与系统的基本概念和数学工具2.常见信号的分类和分析方法3.线性时不变系统的性质和分析方法4.连续时间信号和离散时间信号的处理方法5.实际工程中的信号处理和系统分析案例4. 教学方法为了更好地实现课程思政教育的目标，我们结合了多种教学方法，包括：1.前沿技术讲座：邀请相关领域的专家学者进行前沿技术讲座，鼓励学生主动参与讨论和提问，培养学生的创新思维能力。

2.小组合作学习：将学生分成小组，进行问题解决和案例分析，培养学生的团队合作意识和实际操作能力。

3.实验教学：设置一系列的实验课程，让学生亲自动手操作，提高他们的动手能力和实践创新能力。

4.论文写作：要求学生在课程结束后提交一篇与课程内容相关的论文，培养学生的科研能力和学术写作能力。

5. 评估方法为了评估学生的学业成绩和思政教育效果，我们采用了多种评估方法，包括：1.学术成绩评估：通过课堂测试、作业、实验报告和期末考试等方式评估学生的学业成绩，注重对学生理论知识和实际操作能力的综合评估。

2.论文评估：评估学生提交的论文质量，注重对学生科研能力和学术写作能力的评估。

《信号与系统》课程设计——数字语⾳信号的采样和重建《信号与系统》课程设计——数字语⾳信号的采样和重建【设计题⽬】数字语⾳信号的采样和重建【设计⽬标】尝试对语⾳信号的时频域分析及采样和重建处理【设计⼯具】MATLAB【设计原理】通过MATLAB的函数wavread()可以读⼊⼀个.wav格式的⾳频⽂件，并将该⽂件保存到指定的数组中。

例如下⾯的语句（更详细的命令介绍可以⾃⼰查阅MATLAB的帮助）中，将.wav读⼊后存放到矩阵y中。

[y, Fs] = wavread('Q2.wav');对于单声道的⾳频⽂件，y只有⼀⾏，即⼀个向量；对于双声道的⾳频⽂件，y 有两⾏，分别对应了两个声道的向量。

我们这⾥仅对⼀个声道的⾳频进⾏分析和处理即可。

在获得信号向量y的同时，还可以获得该信号的采样频率，即Fs。

注意：.wav⽂件的采样频率为44.1KHz，采样后的量化精度是16位，不过我们不⽤关⼼其量化精度，因为在MATLAB读⼊后，已将其转换成double型的浮点数表⽰，范围在-1到+1之间。

因此，所有处理后的语⾳信号的幅度如果超过了1，在播放时会被⾃动处理为最⼤幅度，-1或者+1。

【设计内容】⼀、基本要求：1、语⾳信号的基本时频域分析：对语⾳信号进⾏时频域分析，绘制语⾳信号的时域波形图、频域频谱图。

其中，时域波形图的横轴要求为时间，频域频谱图的横轴要求为频率（注意，不是⾓频率）。

找到语⾳信号的主要频谱成分所在的带宽，验证为何电话可以对语⾳信号采⽤8KHz 的采样速率。

2、语⾳信号的降采样：对该语⾳信号进⾏五分之⼀的降采样，⽅法是对数组y中的数据，每间隔5个保留1个，这样得到的新的语⾳信号的采样频率为44.1/5KHz，即8.8KHz，通过wavpaly()播放降采样后的语⾳信号。

同时，对⽐降采样前后的语⾳信号的时域波形图、频域频谱图。

3、语⾳信号的先滤波再降采样：在MATLAB中先对数组y中的语⾳信号使⽤⼀个带宽为8.8KHz的理想低通滤波器进⾏滤波后，再对其进⾏五分之⼀的降采样，再次播放该语⾳信号，并与第2步的结果进⾏对⽐。

高校青教赛信号与系统教学设计范例信号与系统课程设计教案一、matlab工作空间介绍。

二、信号处理部分：1）信号的产生，matlab工具箱，自己编程函数仿真，导入实际数据。

2）信号的卷积，奇偶分解，各种性质的验证。

3）信号分解的基本原理。

4）信号分解的算法实现，自己编程验证。

5）结合实验给出实验分析和结论。

三、离散信号处理部分：1）信号分解算法的离散化。

2）信号分解的基本原理。

3）信号分解的算法实现，自己编程验证。

4）结合实验给出实验分析和结论。

四、信号滤波处理部分：1）将信号进行傅里叶分解。

2）在频率域进行理想滤波。

3）将信号变换到时间域。

4）结合实验结果给出实验分析和结论。

五、连续系统分析部分：1）电路系统建模或者已有微分系统方程。

2）根据输入求解系统的响应。

3）求解系统的单位冲激响应。

4）编程实现，验证系统的因果性，稳定性。

六、离散系统分析部分：1）电路系统建模或者已有差分系统方程。

2）根据输入求解系统的响应。

3）求解系统的单位脉冲响应。

4）编程实现，验证系统的因果性，稳定性。

实验报告组成：1、实验基本原理2、理论分析求解3、实验编程验证4、实验结果分析。

一、基本函数：1、函数变量的定义。

syms是定义符号变量sym是将字符或者数字转换为字符比如syms x y %就是定了符号变量x y以后x y就可以直接使用sys('a+b')%就是将a+b转化为符号表达式。

2、单位阶跃信号。

Heaviside()。

syms t;f=heaviside(t-4)；或者f=@(t)heaviside(t-4); ezplot(f,[0 5])3、单位冲激信号f=@(x)dirac(x-2);二、示例演示分析示例1：1设f(t) e 2tu(t)，画出该信号的及其幅频图。

21、概述：掌握信号傅立叶变换的计算方法。

2、设计任务，即要设计的主要内容和要求等掌握信号傅立叶变换的计算方法以及程序求解方法。

目录摘要 (1)1. 课程设计目的 (2)2. 课程设计题目描述和要求 (2)3. 课程设计实验理论原理 (3)4. 课程设计报告内容 (5)4.1 语音信号录制并读取 (5)4.2 语音信号频谱分析 (6)4.3.1 叠加噪声 (9)4.3.2 语音信号快放 (11)4.3.3 语音信号慢放 (12)4.3.4 设计滤波器 (14)总结 (18)摘要本次设计是用MATLAB语言对语音信号进行采样分析，并设计数字滤波器对信号进行滤波，比较滤波前后信号特性的变化。

用MATLAB开发环境设计用户图形界面使布局编程简化语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。

Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。

这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境。

本设计录制一段语音后，在 MATLAB软件中采集语音信号、回放语音信号并画出语音信号的时域波形和频谱图。

再在Matlab中设计IIR数字滤波器。

之后对采集的语音信号经过低通滤波器后，观察波形，并进行时域和频谱的分析。

1.课程设计目的(1)熟悉离散信号和系统的时域特性。

(2)熟悉语音信号的特点。

(3)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论。

(4)掌握序列快速傅里叶变换方法。

(5)学会MATLAB的使用，掌握 MATLAB的程序设计方法。

(6)掌握MATLAB设计数字滤波器的方法和对信号进行滤波的方法(7)巩固信号处理的分析方法和实现方法。

(8)增强应用Matlab语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力。

2. 课程设计题目描述和要求(1)语音信号录制并用Matlab读取语音信号，理解信号含义及抽样频率的含义，并绘制语音信号时域波形。

《信号与系统》课程思政教学设计一、教学背景和目的《信号与系统》作为电子信息类专业的一门基础课程，主要介绍了信号和系统的基本概念、性质和分析方法。

本门课程不仅在学生的专业知识上有很大的挑战性，同时也需要培养学生的思想道德素养和社会责任感。

通过对课程的教学设计，旨在引导学生在学习专业知识的同时，注重思考和探讨信号与系统对人类社会的影响及其伦理问题，培养学生的创新思维和社会责任感。

本文将基于此目的进行思政教学设计的详细阐述。

二、教学内容和方法1.课程内容安排（1）信号与系统的基本概念（2）连续时间信号与系统分析（3）离散时间信号与系统分析2.教学方法（1）理论讲授（2）案例分析（3）小组讨论（4）课程设计三、思政教育要点和方法1.培养学生的创新思维（1）引导学生在理论学习中，关注信号与系统在实际应用中的创新思维。

对于相关的案例，可以鼓励学生提出改进或创新的想法，并进行深入讨论。

（2）在小组讨论中，鼓励学生围绕实际问题，提出创新的方法和解决方案，并展开细致的讨论和交流。

2.引导学生思考信号与系统的伦理问题（1）通过案例分析，引导学生思考信号与系统在隐私权、安全性等方面的伦理问题，并展开讨论。

（2）在课程设计中，可以设置与伦理问题相关的实验和研究任务，促使学生深入思考并提出合理的解决方案。

3.培养学生的社会责任感（1）通过课程讲授和案例分析，加强学生对信号与系统在社会发展中的作用的认识，培养他们对社会问题的关注和解决问题的意识。

（2）在小组讨论和课程设计中，鼓励学生考虑信号与系统在社会发展和公共利益中的应用，提出相应的建议和方案，培养他们的社会责任感。

四、评估方式和标准1.平时表现（占比30%）（1）参与课堂讨论的积极性和质量（2）完成课程设计和实验任务的能力（3）对思政教育要点的理解和应用能力2.期末考试（占比70%）（1）对信号与系统的理论知识的掌握程度（2）对思政教育要点的理解和运用能力五、特色与创新点1.引入思政教育要点和方法，提升课程的思想性和深度。

信号与系统课程设计一、概念解释零输入响应：如果系统的激励为零，仅由初始状态引起的响应就被称之为该系统的“零输入响应”当系统是线性的，它的特性可以用线性微分方程表示时，零输入响应的形式是若干个指数函数之和。

指数函数的个数等于微分方程的阶数，也就是系统内部所含“独立”储能元件的个数。

假定系统的内部不含有电源，那么这种系统就被称为“无源系统”。

实际存在的无源系统的零输入响应随着时间的推移而逐渐地衰减为零。

零状态响应：如果系统的初始状态为零，仅由激励源引起的响应就被称之为该系统的“零状态响应”。

当系统是线性的，它的特性可以用线性微分方程表示时，零状态响应的形式是若干个指数函数之和再加上与激励源形式相同的项。

前者是对应的齐次微分方程的解，其中指数函数的个数等于微分方程的阶数，也就是系统内部所含“独立”储能元件的个数。

后者是非齐次方程的特解。

自由响应：系统的零状态响应一般分为两部分，它的变化形式分别由系统本身的特性和激励源所决定。

对于实际存在的无源系统而言，零状态响应中的第一部分将随着时间的推移而逐渐地衰减为零，因此往往又把这一部分称之为响应的“自由分量”。

强制响应：零状态响应中的另一部分与激励源形式相同的部分则被称之为“稳态分量”或“强制分量”。

二、例题简析对下面RLC电路进行分析：为方便起见，我们初设Ω=1R ，H L 1=，F C 1=设输入量为端电压a u ，输出量为电容电压c u ，我们可列微分方程如下：a c cc u u dtdu dt u d =++2 对于CT 系统，我们可以对上述微分方程进行拉氏变换：)()()0()()0(')0()(2S U S U u S SU u Su S U S a c c c c c c =+-+-- 在此采用MATLAB 对RLC 系统进行仿真，系统图如下：对于零输入相应，可设0V 1V,0==a c u u ）（，可得11)(2+++=S S S S U c 逆变换可得t c e t t t u 5.023cos 23sin 31)(-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=，可见系统输出将会震荡衰减至0。