信号分析与处理教学大纲7月11号

1《信号分析与处理》教学大纲课程编号：10075135课程类型：必修课课程教学：讲授适用专业：电气工程及其自动化专业授课总学时：40（2.5学分）一．本课程的性质与任务本课程是电类专业的一门专业必修课。本课程的任务是在已具备信号分析和电子线路的知识基础上讨论数字信号处理的基本理论,主要研究数字谱分析和数字滤波器两部分,旨在使学生掌握离散信号与系统的基本理论、基本分析方法以及FFT、数字滤波器等数字信号处理技术，以便为进一步学习与掌握数字通信与信息处理等方面的专业课程及从事信息技术的应用开发工作奠定必要的基础。二．本课程的重点内容及基本要求第一部分信号与系统讲授8课时，习题课4学时，共12学时1、基本内容1）信号的分类。2）信号的基本运算。3）阶跃函数和冲激函数的特点。4）系统的描述。5）LTI系统的分析方法。2、基本要求1）掌握信号的分类方法。2）熟练掌握信号的基本运算即加法、减法、反转、平移和尺度变换。3）理解阶跃函数和冲激函数的定义、冲激函数的广义函数的定义。4）掌握冲激函数的导数和积分。5）理解对系统的数学模型和系统的框图描述。6）掌握系统的性质。7）理解对LTI系统的分析方法。3、重点1）信号的基本运算即加法、减法、反转、平移和尺度变换。2）阶跃函数和冲激函数的定义、冲激函数的广义函数的定义。3）系统的性质。24）系统的数学模型和系统的框图描述。4、难点1）信号的基本运算即加法、减法、反转、平移和尺度变换。2）系统的性质。3）系统的数学模型和系统的框图描述。第二部分连续时间系统的时域分析讲授10课时，习题课4学时，共14学时1、基本内容1）LTI系统的响应求解方法――微分方程的经典解法。2）系统的冲激响应和阶跃响应的求解方法。3）卷积积分和卷积积分的性质。2、基本要求1）掌握LTI系统的响应求解方法。2）掌握系统的冲激响应和阶跃响应的求解方法。3）熟练掌握卷积积分的求解方法，卷积积分、卷积的图解法。4）理解卷积积分的性质。5）理解零输入和零状态响应的分类。3、重点1）LTI系统的响应求解方法。2）系统的冲激响应和阶跃响应的求解方法。3）卷积积分的求解方法，卷积积分、卷积的图解法。4）卷积积分的性质。4、难点1）LTI系统的响应求解方法。2）卷积积分的求解方法，卷积积分、卷积的图解法。3）卷积积分的性质。第三部分离散时间系统的时域分析讲授6课时，习题课4学时，共10学时1、基本内容1）LTI离散系统响应的求法。2）离散系统的差分与差分方程。3）差分方程的经典解法。4）零输入响应与零状态响应的分类。35）单位序列和单位序列响应。6）卷积和的求解方法。7）卷积和的性质。2、基本要求1）熟练掌握LTI离散系统响应的求法。2）理解离散系统的差分与差分方程，及差分方程的经典解法。3）理解零输入响应与零状态响应的分类。4）理解单位序列和单位序列响应。5）理解卷积和的求解方法，卷积和、卷积的图解法，卷积的性质。3、重点1）LTI离散系统响应的求法。2）离散系统的差分与差分方程，及差分方程的经典解法。3）零输入响应与零状态响应的分类。4）卷积和的求解方法，卷积和、卷积的图解法，卷积的性质。4、难点1）LTI离散系统响应的求法。2）离散系统的差分与差分方程，及差分方程的经典解法。3）零输入响应与零状态响应的分类。4）卷积和的求解方法，卷积和、卷积的图解法，卷积的性质。第四部分连续时间系统的频域分析讲授10课时，习题课6学时，共16学时1、基本内容1）信号的正交分解法。2）周期信号的傅里叶级数分解方法。3）傅里叶级数的指数表达形式。4）理解周期信号的频谱。5）傅里叶变换及其性质。6）非周期信号的傅里叶变换、奇异函数的傅里叶变换。7）周期函数的傅里叶变换－正、余弦函数的傅里叶变换、周期函数的傅里叶变换、傅里叶变换与傅里叶系数关系。8）取样定理即时域取样和频域取样。2、基本要求1）理解信号的正交分解法。42）掌握周期信号的傅里叶级数分解方法。3）掌握周期信号的分解，奇、偶函数的傅里叶系数特点、傅里叶级数的指数表达形式。4）理解周期信号的频谱：周期信号的频谱、周期矩形信号的频谱、周期信号的功率。5）理解非周期：傅里叶变换、奇异函数的傅里叶变换。6）理解傅里叶变换的性质：傅里叶变换的线性、奇偶、对称、尺度变换、时以、频移、卷积、时域微分和积分性质。7）掌握能量谱和功率谱。8）掌握周期函数的傅里叶变换：正、余弦函数的傅里叶变换、周期函数的傅里叶变换、傅里叶变换与傅里叶系数关系。9）理解取样定理：信号的取样—时域取样和频域取样。3、重点1）信号的正交分解法2）周期信号的傅里叶级数分解方法。3）周期信号的频谱：周期信号的频谱、周期矩形信号的频谱、周期信号的功率。4）非周期：傅里叶变换、奇异函数的傅里叶变换。5）傅里叶变换的性质：傅里叶变换的线性、奇偶、对称、尺度变换、时以、频移、卷积、时域微分和积分性质。6）周期函数的傅里叶变换：正、余弦函数的傅里叶变换、周期函数的傅里叶变换、傅里叶变换与傅里叶系数关系。7）取样定理4、难点1）信号的正交分解法2）周期信号的傅里叶级数分解方法。3）周期信号的频谱：周期信号的频谱、周期矩形信号的频谱、周期信号的功率。4）非周期：傅里叶变换、奇异函数的傅里叶变换。5）傅里叶变换的性质：傅里叶变换的线性、奇偶、对称、尺度变换、时以、频移、卷积、时域微分和积分性质。6）周期函数的傅里叶变换：正、余弦函数的傅里叶变换、周期函数的傅里叶变换、傅里叶变换与傅里叶系数关系。7）取样定理第五部分傅里叶变换在通讯系统中的应用----滤波、调制、解调讲授6课时，习题课4学时，共10学时1、基本内容51）LTI系统的频域分析方法。2）系统频率响应函数的定义及求法。3）无失真传输特点、理想低通滤波器。4）系统的物理可实现性、佩利/维纳准则。5）利用希尔伯特变换研究系统函数的约束特性。6）调制与解调概念。7）带通滤波系统的运用。8）抽样信号恢复连续时间信号的方法。2、基本要求1）掌握LTI系统的频域分析方法。2）理解无失真传输特点及理想低通滤波器。3）理解系统的物理可实现性、佩利/维纳准则。4）理解利用希尔伯特变换研究系统函数的约束特性。5）了解调制与解调概念。6）掌握带通滤波系统的运用。7）掌握从抽样信号恢复连续时间信号的方法。3、重点1）LTI系统的频域分析方法。2）无失真传输特点及理想低通滤波器。3）系统的物理可实现性、佩利/维纳准则。4）带通滤波系统的运用。5）利用希尔伯特变换研究系统函数的约束特性。4、难点1）LTI系统的频域分析方法。2）无失真传输特点及理想低通滤波器。3）系统的物理可实现性、佩利/维纳准则。4）带通滤波系统的运用。5）利用希尔伯特变换研究系统函数的约束特性。※第六部分信号的矢量空间分析讲授6课时，习题课4学时，共10学时1、基本内容1）信号的空间矢量的基本概念。2）理解信号的正交函数分解、完备正交函数集、帕塞瓦尔定理63）沃尔什函数4）信号间的相关性、能量谱与功率谱。2、基本要求1）理解信号的空间矢量的基本概念。2）理解信号的正交函数分解、完备正交函数集、帕塞瓦尔定理。3）了解沃尔什函数。4）理解信号间的相关性、能量谱与功率谱。5）理解信号通过线性系统的自相关函数、能量谱和功率谱分析。6）掌握匹配滤波器、测不准（不定度）原理及其证明。3、重点1）信号的正交函数分解、完备正交函数集、帕塞瓦尔定理。2）信号间的相关性、能量谱与功率谱。3）信号通过线性系统的自相关函数、能量谱和功率谱分析。4）匹配滤波器、测不准（不定度）原理及其证明。4、难点1）信号的正交函数分解、完备正交函数集、帕塞瓦尔定理。2）信号间的相关性、能量谱与功率谱。3）信号通过线性系统的自相关函数、能量谱和功率谱分析。4）匹配滤波器、测不准（不定度）原理及其证明。三、大纲说明1.学习本课程以前，要求学生具有以下基础知识：学习本课程以前，要先修《高等数学》、《工程数学》、《电路原理》、《电子技术基础》、《C语言》、《MATLAB语言》等课程，后续课程有《DSP原理及开发应用》、《现代信号处理》等。2.教学环节要求：教学本课程以了解基本概念，熟悉重要内容，掌握重要知识点为主线。教学中通过课堂讲授，课后自学，课前课中课后随时提问、答疑，课外布置作业等环节来实现教学总体要求。本课程计划学时40+6课时，课外作业22+4课时。3.教材和参考书：教材：西安交通大学出版社《Signals&Systems》A.V.奥本海默著，刘树棠译参考书：1.清华大学出版社《数字信号处理教程（第三版）》程佩青编2.西安交通大学出版社《数字信号处理》丁玉美、高西全编著7四、课时分配表（总学时40）内容讲课习题课小计第一部分信号与系统8412第二部分连续时间系统的时域分析10414第三部分离散时间系统的时域分析6410第四部分连续时间系统的频域分析10616第五部分傅里叶变换在通讯系统中的应用6410※第六部分信号的矢量空间分析8412小计40+82674