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信号与系统A Signaland SystemA课程编号05410022学分
3.0学时48(其中课堂教学学时48实验学时0上机学时0课程实践学时0)先修课程高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、电路原理适用专业生物医学工程教材《信号与系统》,许波,机械工.业出版社,
2015.08
一、课程性质与课程目标
(一)课程性质《信号与系统》是生物医学工程专业的一门理论性与实践性很强的专业基础课它建立在高等数学、线性代数、电路、复变函数与积分变换等先修课程知识的基础上通过本课程的学习,使学生掌握确定性信号通过线性时不变(LTD系统的基本理论和基本分析方法,以及基本实验技能,为学习有关后续课程准备必要的基础知识,为将来从事工程技术工作及科学研究打下基础本课程既培养学生的逻辑思维能力,又为将来学生独立分析和解决实际工程应用问题奠定基础本课程重视理论与实际结合,通过专门开设的相应的实验课来提高学生分析问题、解决问题的能力
(二)课程目标《信号与系统》课程主要介绍信号与线性系统的基本概念、讨论确定性信号的特性和线性时不变系统的基本理论和基本分析方法,建立信号分析与系统分析之间的逻辑关系;明确时域分析与变换域分析的相互关系以及各自的适用范围在时域分析中,包括基本信号的数学定义和性质、信号的变换与运算以及系统的描述与时域特性等在变换域分析中,包括傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换的数学概念、基本性质和工程应用背景等,建立信号频谱与系统函数的概念具体如下课程目标1掌握连续及离散时间信号时域分析(基本概念、特性、运算和变换等);课程目标2掌握线性时不变(LTI)系统的时域分析方法(经典法、双零法),能够建立系统的时域数学模型,对模型进行正确的求解;课程目标3掌握连续时间信号的频域及复频域分析及其相关性质,能够做出信号的频谱,分析信号的频域或复频域特性,捕捉信号的特征课程目标4掌握LTI连续时间系统的频域及复频域分析方法,能够确定系统的系统函数,分析解决基本工程问题课程目标5掌握离散时间信号的Z变换分析、能运用Z变换分析法分析离散时间系统的响应课程目标6理解状态变量的选取,掌握线性时不变系统状态方程和输出方程的建立
(三)课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支持的专业培养计划中的毕业要求
1、
2、
3、
4、
5、
7、8和
91.毕业要求
1.具备从事生物医学工程专业工作所需的数理科学、自然科学与经济管理知识,具有应用这些知识进行思维、感知、分析和推理的能力
2.毕业要求
2.通过对生命科学基本原理和基础医学知识的学习,结合自然科学与工程科学知识,具有分析与解决生物医学工程领域复杂工程问题的能力
3.毕业要求
3.具备较强的创新意识,能够综合考虑社会、法律、安全、健康、文化及环境等因素,进行专业相关设计与开发
4.毕业要求
4.掌握电子、计算机和信息处理等专业基本知识,通过生物医学信号的获取,具备对其进行分析♦、处理、模拟和识别的能力
5.毕业要求
5.能够熟练掌握并应用各种电子仪器与设备,具备对医学电子设备进行分析、研发和使用维护的能力
6.毕业要求
7.具有人文社会科学素养和社会责任感,能够严守职业道德,具有较强的团队合作能力和责任心
7.毕业要求
8.具备一定的国际视野和国际交流能力,能够就专业领域问题与同行及公众进行合理的沟通与交流
8.毕业要求
9.具有自主学习的意识,树立终身学习的决心,可以通过各种现代化的工具与手段,不断学习,以提高自身适应社会的能力目标课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5课程目标6毕业要毕业要求1M M M毕业要求2M MM毕业要求3M毕业要求4L L L毕业要求5H H H毕业要求7LL毕业要求8MMM毕业要求9HHH
二、课程内容及要求第一章信号与系统的基本概念
(一)教学内容
1.信号的概念与分类确定/随机信号、离散/连续信号等
2.基本连续时间信号抽样信号、冲激函数和阶跃函数等
3.信号的变换与脉冲分解
4.系统的描述与分类线性时不变系统
5.线性时不变系统的性质,能够分析、判定线性时不变系统,并应用其性质
(二)教学要求
1.了解本课程的性质、研究对象、方法、目的与基本任务
2.掌握常见的基本连续时间信号及性质
3.理解自变量变换引起的信号变换和信号的脉冲分解
4.掌握判断线性时不变系统的判定方法,熟练应用
5.掌握LTI系统的基本性质
(三)重点与难点
1.重点基本的连续时间信号及其特性;线性时不变系统的判定及应用
2.难点线性时不变系统的判定及其特性应用第二章连续时间系统的时域分析
(一)教学内容
1.线性时不变系统的时域数学模型
2.冲激响应的求解直接法、间接法
3.卷积的定义、求解及性质代数性质、微积分性质、跟冲激函数的卷积等
4.线性系统响应的时域求解经典解法、双零解法
(二)教学要求
1.了解线性时不变系统的数学模型
2.掌握冲激响应的间接求解方法
3.理解卷积的计算方法及其性质
4.掌握线性系统响应的时域求解
(三)重点与难点
1.重点冲激响应的求解、卷积的计算及性质
2.难点卷积的图解第三章连续时间信号的频域分析
(一)教学内容
1.信号的正交,函数表示为正交函数
2.周期信号的傅里叶级数
3.非周期信号的频谱,常见信号的傅里叶变换
4.傅里叶变换性质
5.周期信号的傅里叶变换
(二)教学要求
1.了解信号表示为正交函数集的方法
2.理解周期信号傅里叶级数的两种展开方法
3.熟练掌握非周期信号频谱、常用信号频谱、傅里叶变换性质
4.掌握周期信号频谱的求解
(三)重点与难点
1.重点傅里叶变换的性质和常见信号的傅里叶变换
2.难点傅里叶变换性质的熟练运用第四章连续时间系统的领域分析
(一)教学内容
1.非正弦、正弦周期信号通过线性系统的稳态响应
2.非周期信号激励下系统响应的频域分析
3.信号通过线性系统不失真的条件
4.理想低通滤波器
5.调制与解调
6.信号的时域抽样定理及连续时间信号的恢复
(二)教学要求
1.掌握周期、非周期信号通过线性系统的频域分析
2.了解信号通过线性系统不失真条件及理想低通滤波器的特性
3.理解调制与解调的基本原理
4.掌握信号的时域抽样以及时域抽样定理
5.理解连续时间信号的时域、频域恢复方法
(三)重点与难点
1.重点非周期信号通过线性系统的频域分析、抽样定理
2.难点信号的时域抽样、抽样定理第五章连续时间信号与系统的复频域分析(-)教学内容
1.拉普拉斯变换的定义,收敛域
2.常用信号的拉普拉斯变换,拉普拉斯变换的性质
3.拉普拉斯反变换
4.线性系统的拉氏变换分析法
5.系统函数的极点分布与系统稳定性的关系
(二)教学要求
1.理解拉普拉斯变换的定义
2.掌握拉普拉斯反变换,常用信号的拉普拉斯变换,拉氏变换性质
3.熟练掌握线性系统的拉普拉斯变换分析法及稳定系统性的判定
(三)重点与难点
1.重点拉普拉斯变换的性质,信号通过线性系统的拉普拉斯变换分析方法,系统稳定性的判断
2.难点拉普拉斯变换的性质第六章离散时间信号与系统的时域分析
(一)教学内容
1.离散时间信号的基础常见离散信号、离散时间信号的基本运算
2.离散时间系统的数学模型和算子表示
3.离散时间系统的响应、单位序列响应的求解方法
4.卷积和的定义、求解和性质
(二)教学要求
1.了解离散时间信号的数学描述方法
2.理解离散时间信号的基本运算
3.掌握常见的几种离散时间信号
4.掌握离散时间系统响应的时域求解方法
5.掌握卷积法求解系统的零状态响应
(三)重点与难点
1.重点信号通过离散时间系统响应的求解
2.难点离散时间系统响应求解中,各个响应分量的M别与联系第七章离散时间信号与系统的z域分析(-)教学内容Lz变换的定义及其收敛域
3.z变换的性质
4.z反变换
5.离散时间系统的z变换分析法
(二)教学要求
1.理解z变换定义及其收敛域
2.掌握常见序列的Z变换及其收敛域
3.掌握z变换的性质、z反变换
4.掌握离散时间系统的z变换分析法
(三)重点与难点
1.重点常见序列的Z变换及收敛域、Z变换的性质;离散时间系统的Z变换分析法
2.难点Z变换性质的熟练运用第八章系统的状态变量分析
(一)教学内容
1.系统的状态变量描述法
2.连续系统状态方程的建立
3.离散系统状态方程的建立(-)基本要求
1.掌握系统状态变量的悬着
2.理解系统的状态变量描述法;
3.掌握线性时不变连续与离散系统状态方程的建立
(三)重点与难点
1.重点线性时不变连续与离散系统的状态方程的建立
2.难点难点是电路系统状态方程及输出方程的建立
三、学时分配及教学方法学时分配章主要教学方法支撑的课程目标(按序填写)讲课实验小计第一章信号与系统的基本概66讲授、动画演示课程目标1念第二章连续时间系统的时域66讲授、动画演示课程目标2分析第三章连续时间信号的频域88讲授、讨论课程目标3分析第四章连续时间系统的频域88讲授、动画演示课程目标4分析第五章连续时间信号与系统66讲授课程目标
3、4的复频域分析第六章离散时间信号与系统66讲授、动画演示课程目标
1、2的时域分析第七章离散时间信号与系统66讲授课程目标5的Z域分析第八章系统的状态变量分析22讲授、讨论课程目标6合计4848
四、课程考核本课程根据学生的期末考试、平时及作业情况进行考核期末考试采用闭卷笔试方式考核方式考核要求考核权重备注根据平时作记录平时出勤率并打分,再按8%计入总成绩;课后完成约35平时作业和阶道习题,主要考核学生对每堂课知识点的理解和掌握度,计算18%业、出勤情况段测试得分每个学生全部作业的平均成绩再按10%计入总成绩试卷题型包括选择题、判断题、画图题、分析计算题和综合题5大类,以卷面成绩的82%计入课程总成绩其中考核生物医期末考试采用期末考试82%学工程专业基础知识及应用能力的题占70%;考核对该领域复闭卷笔试杂工程问题进行数学建模的题占30%
五、参考书目及学习资料
1.《信号与系统(第3版)》,郑君里,应启玲,杨为理合编,高等教育出版社,201L
2.《信号与系统》,奥本汉姆等著,刘树棠译,电子工业出版社,
20133.《信号与系统(第2版)》,徐守时主编,清华大学出版社,
20164.《信号与线性系统(第5版)》,管致中主编,高等教育出版社,2011
六、大纲说明
1.采用多媒体教学手段,建议采用讲授、讨论相结合,多种教学手段综合运用
2.课后共需完成大约35道习题作业,以加深学生对所学内容的理解和掌握
3.本大纲基本要求中将课程教学内容的要求分为三个档次,即了解、理解和掌握掌握是指对教学内容理解透彻、清楚,并具有应用所学知识解决实际问题的能力;理解是指对教学内容止确认识、能够一般应用;了解是指对教学内容具有基本知识,为今后进一步学习打下基础2017年9月1R。