信号与系统和数字信号处理
西交大《信号与系统》《数字信号处理》教学大纲
西安交通大学《信号与系统B》课程教学大纲（说明：信通系应该学的是《信号与系统A》，但是找不到A的大纲。
只找到了西交大电子、计算机等专业的《信号与系统B》的大纲，因为用的教材是一样的，大家就凑活着用吧）英文名称：Signals and Systems B课程编号：INFT3014学时：68 （讲课60 ，实验8 ）；学分：4.0 开课时间：秋季学期适用对象：电子科学与技术、计算机科学与技术专业、光信息科学与技术专业先修课程：数学分析（工程类）或高等数学、电路使用教材及参考书：1. 阎鸿森、王新凤、田惠生编《信号与线性系统》，西安交通大学出版社，1999 年8 月第一版2. [ 美] A.V. 奥本海姆等著，刘树棠译，《信号与系统》（第二版），西安交通大学出版社，1998 年一.课程性质、目的和任务“信号与系统”是电气与电子信息类各专业本科生继“电路”或“电路分析基础”课程之后必修的重要主干课程。
该课程主要研究确知信号的特性，线性时不变系统的特性，信号通过线性时不变系统的基本分析方法，信号与系统分析方法在某些重要工程领域的应用，以及数字信号处理的基础知识。
通过本课程的学习，使学生掌握信号分析、线性系统分析及数字信号处理的基本理论与分析方法，并对这些理论与方法在工程中的某些应用有初步了解。
为适应信息科学与技术的飞速发展及在相关专业领域的深入学习打下坚实的基础。
同时，通过习题和实验，学生应在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。
该课程是学习《现代通信原理》、《自动控制理论》等后续课程所必备的基础。
二.教学基本要求通过本课程的学习，在掌握连续时间信号与系统和离散时间信号与系统分析以及数字信号处理的基本理论和方法方面应达到以下基本要求：1. 掌握信号与系统的基本概念，信号与系统的描述方法，基本信号的特性，系统的一般性质，系统的互联，增量线性系统的等效方法。
2. 掌握信号分解的基本思想及信号在时域、频域和变换域进行分解的基本理论及描述方法。
第二章 时域离散信号和系统(数字信号处理)
第二章 时域离散信号和系统
6. 复指数序列
x(n)=e(σ+jω0)n 式中ω0为数字域频率，设σ=0，用极坐标和实部虚 部表示如下式： x(n)=e jω0n
x(n)=cos(ω0n)+jsin(ω0n)
由于n取整数，下面等式成立： e j(ω0+2πM)n= e jω0n, M=0,±1,±2…
第二章 时域离散信号和系统
图1.2.5 正弦序列
第二章 时域离散信号和系统
则要求N=(2π/ω0)k，式中k与N均取整数，且k的取
值要保证N是最小的正整数，满足这些条件，正弦序列 才是以N为周期的周期序列。
正弦序列有以下三种情况：
(1)当2π/ ω0为整数时，k=1，正弦序列是以2π/ ω0 为周期的周期序列。例如sin(π/8)n， ω0 =π/8，2π/ ω0 =16,该正弦序列周期为16。
例 设x(n)=R4(n)，h(n)=R4(n)，求y(n)=x(n)*h(n)。
解 按照公式，
y (n )
m
R ( m) R ( n m)
4 4
上式中矩形序列长度为4，求解上式主要是根据矩
形序列的非零值区间确定求和的上、下限，R4(m)的非
令n-k=m，代入上式得到
u( n )
n
( m)
n
第二章 时域离散信号和系统
u(n) 1 „ n 0 1 2 3
单位阶跃序列
第二章 时域离散信号和系统
3. 矩形序列RN(n) 1, RN(n)= 0， 0≤n≤N-1 其它n
上式中N称为矩形序列的长度。当N=4时，R4(n)的
第二章 时域离散信号和系统
第2章 时域离散信号和系统
华东理工大学814 信号与系统(含数字信号处理)2020年考研专业课初试大纲
814 信号与系统（含数字信号处理）
814《信号与系统（含数字信号处理）》硕士研究生入学考试大纲：
一、考核要求《信号与系统（含数字信号处理）》研究生入学考试主要考察考生对信号的描述方法、线性时不变系统的基本理论、信号通过线性系统的基本分析方法的理解与掌握，以及对离散时间信号与系统分析、数字信号处理的基本理论及基本分析方法的掌握情况。
要求考生既要掌握信号与系统及数字信号处理的基本理论，又应具备一定的综合分析、解决问题的能力。
二、考核内容 1、信号表示与线性时不变系统基本概念2、线性时不变系统的时域分析3、傅里叶级数与傅里叶变换，傅里叶变换的性质、采样定理4、连续时间系统的s域分析5、傅里叶变换应用于系统分析6、离散时间系统的z域分析7、系统函数8、离散傅立叶变换9、快速傅里叶变换FFT，原理算法，用FFT进行卷积运算的方法10、IIR、FIR数字滤波器的基本结构11、IIR数字滤波器的设计12、FIR数字滤波器的设计。
信号与系统及数字信号处理
y f (n) T { f (n)} T { f (n n0 )} y f (n n0 )
证明 y (n) ax(n) b 为移不变系统
T [ x(n m)] ax(n m) b
• 3 稳定系统
一个信号x(t),如果存在一个实数R,使得对所有的t都满足
x(t ) R ，则称x(t)是有界的。对于一个系统，若输入有界，
输出也有界，那么该系统是稳定的。
讨论系统
2 y (n) T [ x(n)] x(n) sin( n ) 5 3
的稳定性
2 y (n) T [ x(n)] x(n)sin( n ) 5 3
– 雷达，声纳，导航
信号、系统与信号处理
1 信号的定义与描述
• 消息(Message) 来自外界的各种报道，反映知识状态的变化 • 信息(Information) 消息中有用的内容 消息使知识状态改变，说明消息中包含信息
信息量= 收到信息前的无知程度-收到信息后的无知程度 不确定程度降低的程度
信息量与事件的不确定性有关，可以用概率描述：
统，也称非时变系统、常参系统，定常系统等；系统参数 随时间变化的是时变系统，也称变参系统。 • 从系统响应来看，时不变系统在初始状态相同的情况下， 系统响应与激励加入的时刻无关。
若系统响应与激励加于系统的时刻无关，则称为
移不变系统（或时不变系统） 对于连续时间系统
y f (t ) T { f (t )} T { f (t t0 )} y f (t t0 )
信号的特征：
•时间特性
–信号表现出一定波形的时间特性，如出现时间
的先后、持续时间的长短、重复周期的大小及随
华东理工大信号与系统考研(含数字信号处理)考研真题
华东理工大信号与系统考研（含数字信号处理）考研真题一、华东理工大学414信号与系统（含数字信号处理）考研真题二、《信号与系统》考研真题精选一、选择题1信号x[k]＝2cos[πk/4]＋sin[πk/8]－2cos[πk/2＋π/6]的周期是（）。
[中山大学2010研]A．8B．16C．2D．4【答案】B~~~~【解析】根据周期的定义T＝2π/ω，cos（πk/4），sin（πk/8），cos （πk/2＋π/6）的最小正周期分别为8、16、4，取最小公倍数，所以x[k]的周期为16。
2选择题序列和等于（）。
[北京交通大学研]A．1B．δ[k]C．k u [k]D．（k＋1）u[k]【答案】D~~~~【解析】由可知。
3序列和[中山大学2010研]A．4u[k]B．4C．4u[－k]D．4u[k－2]【答案】B~~~~【解析】由单位样值信号的定义，。
当k≠2，序列值恒为0；当k＝2，序列值为4，因此4用下列差分方程描述的系统为线性系统的是（）。
[西安电子科技大学研] A．y（k）＋y（k－1）＝2f（k）＋3B．y（k）＋y（k－1）y（k－2）＝2f（k）C．y（k）＋ky（k－2）＝f（1－k）＋2f（k－1）D．y（k）＋2y（k－1）＝2|f（k）|【答案】C~~~~【解析】A项，方程右边出现常数3。
B项，出现y（k－1）y（k－2）项。
D项，出现|f（k）|这些都是非线性关系。
5描述离散系统的差分方程为y（k）＋y（k－1）＝2f（k）＋f（k－1），其中单位响应h（k）等于（）。
[西安电子科技大学2013研]A．δ（k）＋（－1）kε（k）B．δ（k）＋ε（k）C．2δ（k）－ε（k）D．δ（k）－（－1）kε（k）【答案】A~~~~【解析】根据单位响应h（k）的定义，h（k）＋h（k－1）＝2δ（k）＋δ（k－1），利用线性性质先求h（k）＋h（k－1）＝δ（k）时的单位响应h0（k），h0（k）＝C（－1）k，h0（0）＝1，因此C＝1，即h0（k）＝（－1）kε（k），利用线性性质得到h（k）＝2h0（k）＋h0（k－1）＝2（－1）kε（k）＋（－1）k－1ε（k－1）＝2（－1）kε（k）－（－1）k[ε（k）－δ（k）]＝δ（k）＋（－1）kε（k）。
合肥工业大学833“信号与系统”和“数字信号处理”历年考研真题专业课考试试题
数字信号处理部分（共60分）
一、填空题（在空格上填写正确答案，每个空格1分，共18分）
1．设某线性时不变时域离散系统 可分解成成线性时不变时域
离散系统 ` 的串联，其中：
，
，则
系统的频率特性
______。当输入
时，该系统的输出
目 录
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；并回答一
（4）当输入 零状态响应。（10分）
时，试用卷积积分的方法求该系统的
三、【10分】升余弦脉冲 的时域表达式为
求其频谱函数 不必推导）。
（提示：方波信号的频谱可以直接当公式使用，
四、【10分】已知系统函数
，系统输入信号为
，求系统的完全响应 和正弦稳态响应 。
五、【10分】设离散系统的差分方程和起始条件分别为 ，
截止频率
，滤波器阶数N=2.（N=1时，
；N=2时，
；（7分）。
六、用窗函数设计一带通FIR数字滤波器，其通带范围为
到
，要求窗长N=32，滤波器过渡带宽不大于 rad，请选择合适的
窗函数来设计该滤波器，求出该滤波器的单位脉冲响应 。（8分）
数字信号处理实验要点提示
实验报告思考题要点提示数字信号处理实验一：信号、系统及系统响应1、简述线性卷积结果y (n)的非零区间与x (n )、h (n )非零区间的关系？激励x (n )延时时输出如何变化？由线性移不变系统特性可知，当激励x (n )延时n 0时，输出y (n )也延时n 0。
2、 简述系统函数零极点分布与系统幅频特性间的对应关系。
（1） 位于原点处的零、极点对幅频特性没有影响，只影响相频特性。
（2） 极点位置主要影响幅频特性峰值的位置及尖锐程度，极点越靠近单位圆，所对应的峰值越尖锐。
（3） 零点位置主要影响幅频特性谷值的位置及形状，零点越靠近单位圆，谷值越小。
3、 y (n )=x (n )*h (n )，当输入x (n )有一时移时y (n )与)e (Y j ω有无变化，并说明为什么？由线性移不变系统特性可知，当激励x (n )延时n 0时，输出y (n )也延时n 0。
所以当输入x (n )有一时移时，y(n )也有同样的时移。
)()]([)()]([00ωωωj j e Y e n n y DTFT DTFT e Y n y DTFT n j -=-=的时移特性可知，由设,即时域位移，频域相移，所以幅频特性)e(Y j ω无变化。
数字信号处理实验二：信号的谱分析1、 描述随着DFT 变换点数N 的增加，X (k )的幅度谱的变化并解释原因。
随着DFT 变换点数N 的增加，X (k )的幅度谱序列间隔越来越密，其包络逐渐逼近x (n )的幅度谱)(ωj e X 。
这是因为M 点有限长序列x (n )的N 点DFT 是对有限长序列x (n )的频谱)(ωj e X 在频域0~2π区间内的N 点等间隔抽样。
即：k Nj e X n x DFT k X πωω2)()]([)(=== 因此变换点数越多，抽样间隔越小。
2、 用DFT 对连续非周期信号进行谱分析，试分析（1）采样点数足够多（即数据截断长度足够长）的情况下，采样频率对谱分析的影响；（2）采样频率足够高（即无明显的频域混叠现象）时，采样点数N (相应地时窗截断长度NT s )对谱分析的影响。
中科院课件-现代数字信号处理
非线性系统基本概念和性质
非线性系统定义
不满足叠加原理的系统，其输出与输入之间呈现非线性关系。
非线性系统性质
包括多值性、非均匀性、非叠加性、稳定性和自激振荡等。
非线性系统分析方法
相平面法、描述函数法、谐波平衡法等。
Volterra级数模型在非线性系统建模中应用
01
Volterra级数模型
一种描述非线性系统输入与输出 关系的数学模型，通过高阶卷积 核表示系统的非线性特性。
滤波器分类
根据选频作用的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器等。
IIR滤波器设计方法和性能评估
IIR滤波器设计方法
IIR滤波器设计的主要方法有模拟滤波器设计法和计算机辅助设计法。模拟滤波器 设计法包括巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器等设计方法。计算机辅助设计法则 是利用计算机优化技术来设计滤波器，如最小二乘法、梯度下降法等。
生物医学工程中数字信号处理技术应用
生物信号处理
应用数字信号处理技术对生物电信号（如心电、脑电等）进行处理 和分析，提取生物体生理状态和病理特征。
医学图像处理
通过数字信号处理技术对医学图像（如CT、MRI等）进行去噪、增 强、分割等处理，提高医学图像的清晰度和诊断准确率。
生物信息学
结合数字信号处理技术和生物信息学方法，对生物数据进行高效处理 和分析，挖掘生物数据中的有用信息。
信号调制与解调
通过数字信号处理技术，实现信 号在通信系统中的高效调制与解 调，提高通信质量和数据传输效
率。
信道均衡
利用数字信号处理技术对通信信道 进行均衡处理，消除信道失真和干 扰，提高信号传输的可靠性。
多址技术
应用数字信号处理技术实现多址通 信，如码分多址（CDMA）、时分 多址（TDMA）等，满足多用户同 时通信的需求。
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833-信号与系统和数字信号处理
一、考试目的
1. 信号与系统
考查学生是否掌握信号与线性系统的基本概念、基本理论和线性时不变连续（离散）系统的时域、变换域分析方法，以及相关的分析问题、解决问题的能力。
2. 数字信号处理
考察学生是否掌握数字信号处理的基本知识以及运用理论解决实际问题的能力。
二、考试要求
1. 信号与系统
掌握信号与系统的概念、表征、分类与判断；熟悉信号的分解与基本运算，特别是卷积积分（和）的定义、性质与运算；时域法会求LTI连续（离散）系统的各种响应；掌握连续（离散）信号各种变换域（FS、FT、LT，ZT、DTFT）分析法的定义、性质、反变换；并熟练应用于LTI连续（离散）系统分析；熟悉无失真传输、理想滤波器、系统的物理可实现条件、抽样定理、调制与解调的概念，掌握它们在系统分析中的应用；熟悉系统函数的概念、零极图表示，结合收敛域会判断系统的因果性、稳定性；掌握连续（离散）系统的频率响应，能大致画出系统的幅频特性，并说明其滤波性能；掌握状态方程与输出方程的概念、建立与求解；并能判断系统的稳定性、可控性与可观性。
2. 数字信号处理
掌握离散时间信号和系统分析的基本原理和基本分析方法；理解离散傅里叶变换的基本原理，运用离散傅里叶变换快速算法解决实际问题的能力；掌握数字滤波器的基本概念及结构。
三、考试内容与比例
1. 信号与系统（占70%）
1）连续（离散）信号的描述与分类；典型信号的定义、表征与性质；信号的分解、基本运算，特别是卷积积分（和）的定义、性质与运算；系统的概念、连接与分类。
2）线性连续（离散）系统的数学模型与算子表示；时域分析法求解LTI连续（离散）系统的自由响应、受迫响应，冲激响应、阶跃响应，零输入响应、零状态响应以及全响应，了解瞬态响应与稳态响应；连续（离散）LTI系统的模拟框图、特征函数与系统特性。
3）周期信号的傅立叶级数与频谱；周期信号、非周期信号以及抽样信号的傅立叶变换与频谱；能量谱与功率谱；线性连续系统的频域分析法，频率响应；无失真传输，理想滤波器，系统的物理可实现条件，抽样定理，调制与解调。
4）拉普拉斯变换，包括其定义、性质与反变换，收敛域的概念与标示，典型信号、周期信号和抽样信号的拉普拉斯变换；线性连续系统的复频域分析法，涵盖电路的S域模型，系统响应求解，系统函数及其零极图、系统的因果性和稳定性判断；傅立叶变换与拉普拉斯变换的关系，系统幅频特性的大致画法与滤波性能。
5）Z变换的定义、典型变换对、性质与反变换；收敛域的概念与标示；线性离散系统的Z域分析法；系统函数及其零极图、系统的因果性和稳定性判断；离散时间序列傅立叶变换的定义、性质；系统频率响应，系统幅频特性的大致画法与滤波性能。
6）状态方程与输出方程的概念、建立与求解；系统的稳定性、可控性与可观性判断。
2. 数字信号处理（占30%）
1）离散时间信号与系统：时域离散时间信号的表示方法、线性时不变系统的稳定性和因果性、系统的输入输出关系、以及模拟信号的数字处理方法。
2）离散时间傅里叶变换（DTFT）及离散傅里叶变换（DFT）：定义、性质、物理意义及相互转换关系，掌握圆周卷积、线性卷积及两者之间的关系，以及频域采样定理和利用DFT 进行模拟信号频谱分析中的应用。
3）快速傅里叶变换：掌握基-2FFT算法的算法原理及其在逆离散傅里叶变换、线性卷积等中的应用。
4）数字滤波器：IIR和FIR滤波器的基本概念及基本结构流图。
四、试题类型
一般为填空选择题、简答题和计算题。
五、考试形式及时间
考试形式为笔试，考试时间为3小时，满分150分。