信号与系统教案(第5次课)

教案：信号与系统一、教学目标：1. 了解信号与系统的基本概念和基本理论。

2. 掌握信号的分类与性质。

3. 理解系统的概念和特点。

4. 学习信号与系统的基本运算和变换。

5. 培养分析和处理信号与系统问题的能力。

二、教学内容：1. 信号与系统的概述1.1 信号的定义和分类1.2 系统的定义和特征1.3 信号与系统的关系2. 基本信号的性质2.1 常用信号的定义和特点2.2 奇偶信号与周期信号2.3 指数信号和复指数信号3. 连续时间信号与系统3.1 连续时间信号的表示与性质3.2 连续时间系统的表示与性质3.3 连续时间信号的基本运算和变换4. 离散时间信号与系统4.1 离散时间信号的表示与性质4.2 离散时间系统的表示与性质4.3 离散时间信号的基本运算和变换5. 线性时不变系统5.1 线性系统的定义和特性5.2 时不变系统的定义和特性5.3 线性时不变系统的性质和表示6. 信号和系统的连续时间和离散时间表示关系6.1 数模转换和模数转换6.2 连续时间信号的采样与重构6.3 采样定理和抽样定理三、教学方法：1. 讲授教学法：通过讲解教师将信号与系统的基本概念和基本理论传授给学生。

2. 实践教学法：通过实际操作和实验，让学生亲自感受信号与系统的性质和运算。

3. 讨论教学法：组织学生进行讨论，促进彼此之间的思维碰撞和交流。

四、教学重点：1. 信号与系统的基本概念和分类。

2. 信号和系统的基本运算和变换。

3. 线性时不变系统的特性和表示。

五、教学评价：1. 课堂小测验：通过课堂小测验检查学生对信号与系统基本概念和基本理论的掌握情况。

2. 实验报告：通过学生完成的实验和实验报告，评价其对信号与系统的基本运算和变换的理解和掌握情况。

3. 期末考试：通过期末考试检查学生对信号与系统整体知识体系的掌握情况。

六、教学资源：1. 课本：信号与系统教材。

2. 电子实验设备：电脑、信号发生器、示波器等。

七、教学反思：信号与系统作为电子信息工程专业的一门重要基础课程，对于学生的综合能力培养具有重要意义。

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教研室：电工电子授课教师：
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信号与系统授课教案一、授课内容：1.学科名称：信号与线性系统分析（第四版）2.授课题目：2.1 LTI连续系统的响应：微分方程经典解法和初始值0+的求法。

3.教学形式：讲授+课堂练习4.授课教师：X X X5.学时：1二、教学目的：1.掌握连续时间系统微分方程的建立与微分方程经典解法。

2.掌握系统起始点的跳变，0+和0-的求解。

三、教学重点：微分方程的求解，起始点状态的转换。

四、难点分析及对策：难点1：微分方程的建立难点在于有电路定理推导并建立微分方程，这一部分内容属于电路理论的基础知识，但是由于电路理论中对相对复杂电路的分析与计算过程比较繁琐，计算量较大，有的电路甚至会涉及到多变量方程组求解，多种电路定理的应用，因此学生大多觉得学习过程比较困难。

解决方法：主要进行举例分析。

难点2：连续时间系统中起始点的跳变，即从0-到0+的转换过程的求解是一个难点。

解决办法：以例题进行详细讲解并布置相关习题多加练习。

五、教学过程：（一）导课：对第一张内容简单回顾一下，以介绍本节课的教学目的和要求，以及主要知识点和重点的导课方式，进入这节课的教学内容。

（二）教学内容：LTI连续系统的时域分析过程可以理解为建立并求解线性微分方程，因其分析过程涉及的函数变量均为时间t，故称为时域分析法。

本章知识的前期预备知识为高等数学的线性微分方程的求解，后续内容是连续时间系统的频域分析——傅里叶变换，连续时间系统的S 域分析——拉氏变换。

因此，本章是知识的学习非常重要。

主要知识点如下：（1）经典法求解微分方程主要包括：a.微分方程的建立b.微分方程的经典法求解（2）关于0-与0+主要包括：从已知的初始状态y (j)(0-)设法求得y (j)(0+)LTI 连续系统的响应1.微分方程的经典解法LTI 连续系统可以由常系数线性微分方程来描述。

例如：u C (t ))()(d )(d d )(d 22t u t u tt u RC t t u LC S C C C =++ 22d ()d ()11()()d d C C C S u t u t R u t u t t L t LC LC ++=二阶常系数线性微分方程抽去具有的物理含义，可写成100''()'()()()y t a y t a y t b f t ++=一般LTI 连续系统常系数线性微分方程通式可写为：y (n)(t) + a n-1y(n-1)(t) + …+ a 1y (1)(t) + a 0y(t) = b m f (m)(t) + b m-1f(m-1)(t) + …+ b 1f (1)(t) + b 0f(t) 方程解的形式： y(t)(全解) =y h (t)(齐次解) +y p (t)(特解）（1）齐次解齐次解是齐次微分方程y(n)+a n-1y(n-1)+…+a1y(1)(t)+a0y(t)=0 的解。

精选全文完整版（可编辑修改）《信号与系统》课程教学大纲课程名称：信号与系统课程代码：TELE1006英文名称：Signal and Linear System课程性质：专业必修课程学分/学时：3.0开课学期：第3学期适用专业：通信工程、信息工程、电子信息工程、电子科学与技术等专业先修课程：高等数学，线性代数，电路分析后续课程：数字信号处理，通信原理，通信系统设计与实践等开课单位：电子信息学院课程负责人：王家俊大纲执笔人：侯嘉大纲审核人：一、课程性质和教学目标课程性质：本课程是通信工程、信息工程、电子信息工程等电子信息类专业的一门重要专业基础课，是通信工程专业的必修主干课。

教学目标：本课程主要讲授信号与线性系统的分析和处理方法的基本原理。

通过理论教学，使学生能建立系统分析的总体概念，掌握信号处理、信号特征分析、线性系统分析等基本概念和基本方法以及若干典型的电路系统分析应用，该课程是从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程，在教学环节中起着承上启下的作用。

能培养学生的电路设计与特征分析能力，思维推理和分析运算的能力，为进一步学习数字信号处理、通信原理等后续课程打下理论和技术基础。

本课程的具体教学目标如下：1、掌握信号与线性系统理论和知识体系所需的基本数理知识，并能用于专业知识与实际系统分析的能力学习中。

【1.1】2、具备信号与线性系统分析与理解的基础知识，能使用数学、自然科学、工程基础和专业知识分析实际工程中结构、电路、信号等相关具体问题。

【1.3】3、具备对常用信号、线性系统的特性、功能及应用进行分析和理解的基础能力，能够理解典型线性电路系统、滤波器、调制解调系统以及信号的时频特性和基本构成原理，能够针对实际工程问题和应用对象进行方案分析。

【1.4】4、具备对线性系统与信号的基本设计与分析能力，能运用基本原理、数理工具和工程方法，完成电子通信领域相关的复杂工程问题与系统设计中单元与环节的正确表达。

第5课神秘的新伙伴教学内容分析在第一个单元里，我们系统地了解了信息和信息技术的基本理论知识，本课是本单元的第一课，实际上是由抽象的信息概念到具体的计算机实体的过渡。

本课作为引导学生第一次真正接触计算机的基础课程，只有在教学设计上多下点工夫，才能引导学生正确的认识和使用计算机。

本课以“神秘的新伙伴”为题，通过猜谜语游戏引入计算机，引导学生了解计算机的基本知识，构建学生的知识结构，但教学内容比较死板和枯燥。

因此，如何生动形象地展示计算机，是本节课在教学设计上需要下工夫的地方。

教材设计了四个主要的教学课题：计算机的自我介绍、启动计算机、认识计算机桌面和关闭计算机。

计算机的自我介绍以计算机的口吻从“我的家族”、“我的本领”和“我的组成”三个方面进行介绍，然后根据实际情况，讲解计算机的基本操作：开机、关机以及计算机桌面的主要结构和注意事项。

在教学过程中，教师应主要从实际生活入手，结合我们所熟悉的知识，用身边生动的实例向学生介绍计算机。

因此，本课主要是引导学生联系生活实际来理解计算机，培养学生观察和思考的能力。

教学对象分析小学五年级学生思维活跃，求知欲、竞争心渐强，缺乏协作能力。

本课是学生接触计算机的第一课，但知识相对较为乏味，应当更多地引导学生联系实际，以最大化地引起学生的兴趣，这样才能让他们保持对电脑的兴趣，对后面的学习依旧兴趣浓厚。

学生的抽象思维较弱，更倾向于通过感性认识来理解事物。

教法建议本课要让学生完成从抽象的信息概念到具体的计算机实体的转变，因此需要引导学生一步一步转变到对计算机的认识上。

从猜谜语的游戏开始引入计算机，计算机的家族、本领和组成都是学习计算机的基础知识，在这一部分，应让学生时刻保持和生活的衔接，在生活中寻找各种实例，在对比中让学生更加系统地掌握计算机的相关知识。

第二部分主要讲到了打开和关闭计算机以及计算机桌面的相关知识。

开机和关机是使用计算机中应该特别注意的地方，步骤的错误会造成计算机系统的崩溃，应该告诫学生特别注意这一点。

《信号与系统》课程习题与解答第三章习题(教材上册第三章p160-p172)3-1～3-3,3-5,3-9,3-12,3-13,3-15～3-17,3-19,3-22,3-24,3-25,3-29,3-32第三章习题解答3-2 周期矩形信号如题图3-2所示。

若：求直流分量大小以及基波、二次和三次谐波的有效值。

解：直流分量⎰⎰--=⨯==2222301105)(1ττv Edt dt t f T a TTf(t)为偶函数，∴0=n b)(2cos )(222T n Sa T E tdt n t f T a n πττωττ⎰-==)(21T n Sa T E a F n n πςτ== 基波 =1a )1.0s i n (20)(2πππττ=T Sa T E有效值 39.11.0sin 22021≈=ππa二次谐波有效值 32.122≈a三次谐波有效值 21.123≈a3-3 若周期矩形信号)(1t f 和 )(2t f 波形如题图3-2所示，)(1t f 的参数为s μτ5.0=，s T μ1=，E=1V ；)(2t f 的参数为s μτ5.1=，s T μ3=，E=3V ，分别求：（1）)(1t f 的谱线间隔和带宽（第一零点位置），频率单位以kHz 表示； （2）)(2t f 的谱线间隔和带宽； （3） )(1t f 和 )(2t f 的基波幅度之比； （4） )(1t f 基波与)(2t f 三次谐波幅度之比。

解：（1）)(1t f s μτ5.0= s T μ1= E=1V 谱线间隔：khZ T 10001==∆带宽：KHzB f 20001==τ(2) )(2t f s μτ5.1= s T μ3= E=3V间隔：khZ T 310001==∆谱线带宽：KHzB f 320001==τ(3) )(1t f 基波幅度：ππτ2)2cos(4201==⎰dt t T E T a )(2t f 基波幅度：ππτ6)2cos(4201==⎰dt t T E T a幅度比：1：3（4） )(2t f 三次谐波幅度：ππτ2)23cos(4203-=⨯=⎰dt t T E T a 幅度比：1：13-5 求题图3-5所示半波余弦信号的傅立叶级数。

信号与系统教案第1次课2学时授课时间课题（章节）第一章绪论引言信号概述教学目的与要求：了解信号与常用信号，熟练掌握信号描述的各种方法。

教学重点、难点：对该课程的认识，强调该课的研究方法和要求，以及该课程在今后课程中的作用。

信号的表示方法。

教学方法及师生互动设计：以通信系统为例，导入信号与系统的教学任务，简单介绍通信系统的知识，让学生逐渐进入专业研究，领会该课程在今后专业研究中所发挥的作用。

板书与PPT演示相结合介绍常见信号，并通过若干例子进一步阐述所讲内容，深化理解信号的表示方法。

课堂练、作业：课后小结：按计划完成内容，通过通信系统实例讲解信号与系统课程作用，使学生对专业有进一步了解。

讲解常见信号，使学生能运用表达式、图形等来描述信号。

第2次课2学时授课时间课题（章节）2信号运算教学目的与要求：熟练掌握信号描述的各种方法，及信号的基本变换，能熟练进行信号的运算。

教学重点、难点：信号的变换及计算。

教学方法及师生互动设计：板书与PPT演示相结合渐渐引见信号的加、减、乘、除，和时移、反转等变更。

通过部分题例子来讲解信号是如何变更及计算的，最后布置题，让学生进一步加强对知识的理解，并通过题对其加深理解。

课堂练、作业：补充题课后小结：本节是重点内容，讲解稍慢。

通过多举题，提高学生解题能力。

与学生互动发现学生接收过程偏慢，其缘故原由是学生的基本计算能力还需求提高，应讲解更详尽更慢。

第3次课2学时授课时间课题（章节）3系统概述教学目的与要求：了解系统分类的思路，熟练掌握连续﹑动态﹑时不变线性系统的描述方法和数学模型，对算子法表示系统应能正确运用。

教学重点、难点：掌握线性时不变系统的辨别，强调线性、时不变性、因果性的独立。

教学方法及师生互动设计：先列举部分系统，导入LTI系统，然后列举题，让学生判别LTI系统。

板书与PPT演示相结合介绍其系统的描述方法和数学模型。

课堂练、作业：课后小结：此部分内容稍易，大多数同学在研究过程中思路清晰，理解较为容易。

信号与线性系统课程设计题目学号姓名学号姓名学号姓名学号姓名院系年级专业日期摘要利用MATLAB对周期为T0的方波信号进行傅里叶级数展开，并绘制离散幅度谱和不同次谐波叠加后的图形。

通过观察绘制的各个图像，加深对傅立叶变换和信号的分解与合成的理解。

AbstractExpanded the square wave signal with periodic T0 to Fourier series by MATLAB , and drew the discrete spectrum and plot the patterns after different sub harmonics are superimposed. Through the observation of each image, deepen the understanding of the Fourier transform and signal decomposition and synthesis.关键词：矩形信号傅里叶级数谐波叠加分解与合成Keywords: Squarewave signal.Fourier series.Harmonic superposition. Decomposition and synthesis一、设计目的和要求本设计主要利用MATLAB绘制信号的离散幅度谱和各次谐波叠加后的波形，通过观察谐波展开次数增加后的波形，进一步掌握信号分解与合成的原理。

培养运用所学知识分析解决问题的能力。

掌握用MATLAB实现通信系统仿真实验的能力。

这里要做一个信号的分解与合成的仿真系统，利用matlab软件的仿真模拟能力来体现信号的分解与合成过程中出现的情况。

MATLAB（矩阵实验室）是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。

MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

信号与系统实验教学大纲一、实验目的本实验旨在帮助学生深入了解信号与系统的基本概念和原理，并通过实际操作加深对信号与系统的理解和应用能力。

具体目的包括：1. 掌握信号与系统的基本概念和定义；2. 理解常见信号的分类和特性；3. 熟悉信号与系统的数学表示方法；4. 学习使用仪器和工具进行信号与系统的实际测量与分析；5. 培养学生的实验设计和解决问题的能力。

二、实验内容1. 基本信号的生成与分析实验1.1 正弦信号的产生和观测1.2 方波信号的产生和观测1.3 单位阶跃信号和单位冲激信号的产生和观测2. 信号与系统的线性特性实验2.1 线性系统的特性分析2.2 线性时不变（LTI）系统的特性分析2.3 线性时变系统的特性分析3. 时域和频域分析实验3.1 时域分析方法的学习与应用3.2 傅里叶变换及其性质的学习与应用3.3 频谱分析实验4. 常用滤波器的设计与应用实验4.1 低通滤波器的设计与应用4.2 高通滤波器的设计与应用4.3 带通滤波器的设计与应用4.4 带阻滤波器的设计与应用5. 采样和量化实验5.1 采样定理及抽样方式的实验验证5.2 量化误差的分析与实验验证三、实验要求1. 掌握实验的基本原理和方法，理解实验的实际应用场景；2. 完成实验报告的撰写和实验数据的分析；3. 在实验过程中严格遵守实验守则，注意实验安全；4. 鼓励学生进行探索和创新，提出自己的实验设计方案。

四、实验器材和软件1. 示波器2. 函数发生器3. 信号源4. 滤波器5. 计算机及相关软件（如MATLAB等）五、实验评分实验报告和实验操作将共同作为评分的主要依据，其中实验报告占60%的权重，实验操作占40%的权重。

实验报告的评分标准包括实验目的的明确性、实验内容的完整性、实验数据的准确性以及实验结论的合理性。

实验操作的评分标准包括实验装置的正确搭建、实验数据的准确采集和实验操作的规范性。

六、参考资料1. 《信号与系统实验教程》2. 《信号与系统实验导论》3. 《信号与系统实验教程及案例》4. 《MATLAB在信号与系统实验中的应用》5. 《信号与系统实验方法与技巧》本大纲根据信号与系统实验教学的实际需求和课程目标制定，重点培养学生的实际动手能力和问题解决能力。