信号与系统国家精品课程建设课件资料
《信号与系统教案》课件

《信号与系统教案》课件第一章:信号与系统概述1.1 信号的概念与分类定义:信号是自变量为时间(或空间)的函数,用以描述物理现象、信息传输等。
分类:模拟信号、数字信号、离散信号、连续信号等。
1.2 系统的概念与分类定义:系统是由信号输入与输出之间关系构成的一个实体。
分类:线性系统、非线性系统、时不变系统、时变系统等。
1.3 信号与系统的处理方法信号处理:滤波、采样、量化、编码等。
系统处理:稳定性分析、频率响应分析、时域分析等。
第二章:连续信号及其运算2.1 连续信号的基本运算叠加原理、时移原理、微分、积分等。
2.2 连续信号的傅里叶级数傅里叶级数的概念与性质。
连续信号的傅里叶级数展开。
2.3 连续信号的傅里叶变换傅里叶变换的概念与性质。
连续信号的傅里叶变换公式。
第三章:离散信号及其运算3.1 离散信号的基本运算叠加原理、时移原理、差分、求和等。
3.2 离散信号的傅里叶变换离散信号的傅里叶变换的概念与性质。
离散信号的傅里叶变换公式。
3.3 离散信号的Z变换Z变换的概念与性质。
离散信号的Z变换公式。
第四章:数字信号处理概述4.1 数字信号处理的基本概念数字信号处理的定义、特点与应用。
4.2 数字信号处理的基本算法滤波器设计、快速傅里叶变换(FFT)等。
4.3 数字信号处理硬件实现数字信号处理器(DSP)、Field-Programmable Gate Array(FPGA)等。
第五章:线性时不变系统的时域分析5.1 线性时不变系统的定义与性质线性时不变系统的数学描述。
线性时不变系统的特点。
5.2 系统的零状态响应与零输入响应零状态响应的定义与求解。
零输入响应的定义与求解。
5.3 系统的稳定性分析系统稳定性的定义与判定方法。
常见系统的稳定性分析。
第六章:频率响应分析6.1 频率响应的概念系统频率响应的定义。
频率响应的性质和特点。
6.2 频率响应的求取直接法、间接法求取频率响应。
频率响应的幅频特性和相频特性。
《信号与系统》上课PPT1-1

f (t )
t t
T
t
第一章第1讲
7
信号分类 能量信号与功率信号
能量信号和功率信号的定义
信号可看作是随时间变化的电压或电流,信号 f (t) 在1欧姆的电阻上的瞬时功率为| f (t)|²,在时间区 间所消耗的总能量和平均功率分别定义为:
总能量 E lim
T
T T
f (t ) dt
2
b
第一章第1讲
11
例1.3 求下列周期信号的功率。
周期锯齿波的功率:T= b + b =10s,一个周期的能量为:
E 1 3 A b
2
1 3
1 3
( A) b
2
1 3
AT
2
信号的功率为
P
E T
A
2
1 3
W
12
第一章第1讲
例1.3 求下列周期信号的功率。
全波整流波形的功率:T=b=5s,一个周期的能量为:
1
(t t0 )
0
t0
t
用阶跃函数可以表示方波或分段常量波形:
u
K
u
K 这就是一个门函数 (方波)的表达式。 t1 用这种门函数可表示 t0 0 其它一些函数 K
第一章第1讲 20
0
t0
t1
t
t
u K (t t0 ) K (t t1 ) K [ (t t0 ) (t t1 )]
f (t )
无限信号或 无时限信号
t
f (t )
f (t )
右边信号或 因果信号
t
f (t )
t t
信号与系统课程介绍课件

详细描述
线性是指系统的输出与输入成正比关系,满 足叠加原理;时不变性是指系统的特性不随 时间的变化而变化;因果性是指系统的输出 只与过去的输入有关,与未来的输入无关; 稳定性是指系统在受到一定程度的干扰后能 够恢复到原来的状态。了解这些基本特性有
助于更好地理解和分析系统的行为。
04
信号与系统的关系
系统的定义与分类是系统基础知识的重要组成部分,它有助于理解系统的基本概念和性 质。
详细描述
系统是指由相互关联、相互作用的元素组成的集合,这些元素之间相互作用,共同完成 特定的功能或目标。根据不同的分类标准,系统可以分为线性系统、非线性系统、时不
变系统、时变系统等。
系统的数学模型
总结词
系统的数学模型是描述系统行为的重要工具,它可以通过数学方程来描述系统 的输入和输出之间的关系。
实验报告撰写规范
实验目的与意义
学生需在报告中明确实验目的和意义,阐述实验 的重要性。
实验步骤与结果
学生需详细记录实验步骤和实验结果,包括数据 记录、图表绘制等。
ABCD
实验原理
学生需简要介绍实验所涉及的原理和方法,为实 验操作提供理论依据。
分析与结论
学生对实验结果进行分析和讨论,得出结论,并 指出实验中存在的问题和改进方向。
信号的数学表示方法
总结词
信号可以用各种数学工具进行表示和分析,如时间域和频域表示法。
详细描述
在时间域中,信号可以表示为随时间变化的函数,通过导数、积分等数学运算可 以分析信号的形状、幅度、频率等特性。在频域中,信号可以表示为频谱或傅里 叶级数,通过分析频谱可以了解信号的频率成分和频率特性。
信号的基本特性
第三周
系统的稳定性、性 能分析和优化方法 。
《信号与系统资料》课件

Part Six
信号的频域分析
信号的频域表示
频域表示:将信号分解为不同频率 的谐波分量
频谱图:表示信号的频率成分和强 度
信号是系统的描 述,系统是信号 的处理
信号是系统的输 入,系统是信号 的输出
信号是系统的描 述,系统是信号 的处理
Part Four
信号的时域分析
信号的时域表示
信号的时域表示:信号在时间 轴上的表示
信号的时域表示方法:波形图、 频谱图、功率谱图等
信号的时域表示特点:直观、 易于理解
信号的时域表示应用:信号处 理、通信系统、控制系统等
Part Three
信号与系统基础知 识
信号的定义与分类
信号:是信息的载体,可以表示为时间函数或空间函数
连续信号:在时间或空间上连续变化的信号
离散信号:在时间或空间上离散变化的信号
模拟信号:连续信号,其值可以是任意实数
数字信号:离散信号,其值只能是有限个离散值
信号的分类:根据信号的性质和特征,可以分为周期信号和非周期信号、 确定性信号和随机信号等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
傅里叶变换:将时域信号转换为频 域信号
频域分析:分析信号的频率特性, 如滤波、调制等
信号的频域运算
傅里叶变换:将 时域信号转换为 频域信号
拉普拉斯变换: 将时域信号转换 为复频域信号
快速傅里叶变换 (FFT):快速 计算傅里叶变换
频域滤波:在频 域中对信号进行 滤波处理
《信号和系统》课件

系统建模:MATL AB可以建立系统的数学模型,并进行仿真和优化
控制系统设计:MATL AB可以进行控制系统的设计、分析和优化 信号和系统分析:MATL AB可以进行信号和系统的分析,包括频谱分析、 时域分析等
MATL AB在系统设计中的应用
互动性强:设置问 答、讨论等环节, 增强学生的学习兴 趣和参与度
信号基础知识
信号定义
信号是信息的载体, 是信息的表现形式
信号可以分为模拟 信号和数字信号
模拟信号是连续变 化的物理量,如声 音、图像等
数字信号是离散变 化的物理量,如二 进制数据等
信号分类
连续信号:在时 间上和数值上都
是连续的信号
结构图描述法:通过结构 图来描述系统的结构关系
系统分析的基本概念
系统:由相互关联的 组件组成的整体,具 有特定的功能和目标
信号:信息的载体, 可以是数字、模拟或
其他形式
输入:系统的输入信 号,决定了系统的行
为和输出
输出:系统的输出信 号,是系统对输入信
号的处理结果
反馈:系统对输出信 号的监测和调整,以 实现更好的性能和稳
适用人群
电子信息工程、 通信工程、自 动化等专业的
学生
信号处理、通 信系统、控制 系统等领域的
工程师
对信号和系统 感兴趣的科研
人员
信号和系统课 程的教师和助
教
课件特点
内容全面:涵盖信 号与系统的基本概 念、理论、应用等
逻辑清晰:按照信 号与系统的发展脉 络进行讲解,易于 理解
实例丰富:结合实 际案例,便于学生 理解抽象概念
定常系统:系统参数不随时间变化的系统
信号与系统全套课件

滤波器设计和应用
滤波器的概念和分类
根据滤波器的频率响应特性,可分为低通、高通、带通和带阻滤 波器等。
滤波器设计方法
包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等设计方法, 以及数字滤波器的设计等。
滤波器的应用
在通信、音频处理、图像处理等领域广泛应用,如信号去噪、平 滑处理、频率选择性传输等。
04 信号与系统复频域分析
状态变量分析法概述
1
状态变量分析法是一种基于系统内部状态变量描 述系统动态行为的方法。
2
它适用于线性时不变系统,可以方便地分析系统 的稳定性、能控性、能观性等重要特性。
3
状态变量分析法通过引入状态变量的概念,将高 阶微分方程转化为一阶微分方程组,从而简化系 统分析和设计的复杂性。
状态方程和输出方程建立
系统函数的性质
系统函数具有因果性、稳定性、频率 响应等性质,这些性质决定了系统的 基本特性和性能指标。
稳定性判据和稳态误差分析
稳定性判据
通过系统函数的极点分布来判断系统的 稳定性,常用的稳定性判据有劳斯判据 、奈奎斯特判据等。
VS
稳态误差分析
稳态误差是指系统对输入信号响应的稳态 分量与期望输出之间的差值,通过分析系 统函数和输入信号的特性,可以对系统的 稳态误差进行定量评估。
信号与系统全套课件
目 录
• 信号与系统基本概念 • 信号与系统时域分析 • 信号与系统频域分析 • 信号与系统复频域分析 • 离散时间信号与系统分析 • 状态变量分析法在信号与系统中的应用
01 信号与系统基本概念
信号定义与分类
信号定义
信号是传递信息的函数,它可以是时间的函数,也可以是其 他独立变量的函数。在信号处理中,通常将信号表示为时间 的函数,即s(t)。
信号与系统(全套课件557P)

f [k ] y f [k ]
f [k n] y f [k n]
线性时不变系统可由定常系数的线性微分方程式 或差分方程式描述。
4.因果系统与非因果系统
•因果系统:当且仅当输入信号激励系统时才产 生系统输出响应的系统。 •非因果系统:不具有因果特性的系统称为非因 果系统。
离散信号 频域:信号分解为不同频率正弦序列的线性组合
复频域:信号分解为不同频率复指数的线性组合
系统的概念
系统是指由相互作用和依赖的若干事物组成的、 具有特定功能的整体。
系统分析的主要内容
建立与求解系统的数学模型 系统的描述
系统响应的求解
输入输出描述法:N阶微分方程 系统的描述
连续系统
系 统 分 析
y[k]=f1[k]+f2[k]
f[ k]
D
y[k]=f[k-1]
f [ k]
a
y[k]=af[k]
二、系统的分类
1.连续时间系统与离散时间系统
•连续时间系统:系统的输入激励与输出响应都 必须为连续时间信号 •离散时间系统:系统的输入激励与输出响应都 必须为离散时间信号 •连续时间系统的数学模型是微分方程式。 •离散时间系统的数学模型是差分方程式。
f (t) 连续系统 y(t) f[ k] 离散系统 y[ k]
2.线性系统与非线性系统
• 线性系统:具有线性特性的系统。线性特性包括
均匀特性与叠加特性。
(1)均匀特性:
若f1 (t ) y1 (t )
则Kf1 (t ) Ky1 (t )
(2)叠加特性:
若f1 (t ) y1 (t ), f 2 (t ) y2 (t )
信号与系统ppt课件

结果解释
对实验结果进行解释,说明实验结果所反映 出的系统特性。
总结归纳
对实验过程和结果进行总结归纳,概括出实 验的重点内容和结论。
06
总结与展望
信号与系统的总结
信号与系统是通信、电子、生物医学工程等领域的重 要基础课程,其理论和方法在信号处理、图像处理、
数据压缩等领域有着广泛的应用。
信号与系统的主要内容包括信号的时域和频域表示、 线性时不变系统、调制与解调、滤波器设计等。
信号与系统ppt课件
目录
• 信号与系统概述 • 信号的基本特性 • 系统的基本特性 • 信号与系统的应用 • 信号与系统的实验与实践 • 总结与展望
01
信号与系统概述
信号的定义与分类
信号的定义
信号是传递信息的一种方式,可以表示声音、图像、文字等。在通信系统中, 信号是传递信息的载体。
信号的分类
系统的分类
根据系统的复杂程度,可以分为线性系统和非线性系统;根据系统的稳定性,可以分为稳定系统和不稳定系统; 根据系统的时域特性,可以分为时域系统和频域系统。
信号与系统的重要性
01
信号是信息传递的载体,系统 是实现特定功能的整体,因此 信号与系统在信息处理中具有 非常重要的地位。
02
在通信系统中,信号的传输和 处理是实现信息传递的关键环 节,而系统的设计和优化直接 影响到通信系统的性能和可靠 性。
03
信号可以用数学函数来表示,其中离散信号常用序列
表示,连续信号常用函数表示。
信号的时域特性
01
02
03
信号的幅度
信号的幅度是表示信号强 弱的量,通常用振幅来表 示。
信号的相位
信号的相位是表示信号时 间先后顺序的量,通常用 角度来表示。
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掌握信号与系统的基本技术
软件仿真分析技术,DSP系统开发应用技术
提高应用理论和技术解决问题的实践能力
学科领域应用,工程实际应用,综合交叉应用
主要内容
课程历史沿革 课程教学目标 课程教学体系 课程教学方法
……
课程历史沿革
“信号与系统”课程教材建设
北京交通大学陈后金教授编著出版“信号与系统”教材 (高等教育“十一五”国家级规划教材、北京市高等教育精品教材)
清华大学郑君里教授编著出版“信号与系统”第3版教材。
(高等教育“十一五”国家级规划教材) 西安电子科技大学郭宝龙教授编著出版“信号与系统”教材。 (高等教育“十一五”国家级规划教材) 东南大学孟桥教授编著出版“信号与线性系统”教材。 (高等教育“十一五”国家级规划教材) 武汉理工大学刘泉教授编著出版“信号与线性系统”教材。
电子电路、电磁场、 信号处理并重 理论教学、实验教学、自主教育并重
基础理论、分析方法、综合技术并重
课程教学体系
课程教学体系
突出实验教学与理论教学之间的密切关系,构 建了以实验目标为导向、实验内容为载体、创新能 力为核心的实验教学体系。该体系层次清晰、目标
2006年武汉理工大学“信号与系统”课程被评为第四批
国家级精品课程(刘泉主持)。
课程历史沿革
“信号与系统”课程教材建设
1980年原南京工学院管致中教授编著出版“信号与线性系统”教材。 1981年清华大学郑君里教授编著出版“信号与系统”教材。 1981年西安电子科大吴大正教授编著出版“信号与线性系统分析”教材。 1982年北方交通大学朱钟霖教授编著出版“信号与线性系统分析”教材。
更新教育教学理念,明确课程教学目标
厚理博术
知行相成
课程教学目标
厚理博术: 厚理博术的内涵是既要具有深厚的理 论,又要掌握系统的方法;既突出理论和概念, 又强化方法和技术。
信号处理系列课程涉及许多重要的理论和技术,其为 学生未来的专业学习和科学研究奠定了必要的理论基础, 对学生的知识和能力培养具有积极影响。
课程教学目标
知行相成:知行相成的内涵是既要加强知识学习,
又要践行所学知识,提高实践能力和创新能力,形
成理论与实践的相辅相成,相互促进。
信号处理系列课程涵盖理论课程和实践课程,两者之间 存在内在联系。理论为开展实践提供了科学依据;实践可 以加强学生对理论和概念的深刻理解、方法和技术的综合
运。
课程教学目标
“信号与系统”课程2003年被评为首批国家精品课程、 2007年被评为首批国家双语教学示范课程,2010年被评为
国家网络精品课程。
课程教学体系
根据“厚理博术、知行相成”的课程教学目标, 面向大类学科规划课群,按照课群构建课程体系。
由“电子电路、电磁场、信号处理”三大课群构成,
体现“三个并重”的特点:
信号与系统国家精品课程建设
陈后金
hjchen@
2010年6月
主讲人简介
陈后金博士,二级教授,博士生导师,电子信息学院院长。
国家级教学名师 国务院特殊津贴专家 国家级教学团队负责人 国家级精品课程负责人 国家级双语课程负责人 国家级网络课程负责人 国家级实验教学中心负责人 国家级精品教材负责人 全国优秀教师 教育部教学指导委员会委员 教育部新世纪优秀人才 美国德州大学客座教授 全国电路和信号系统研究会副理事长
课程教材建设
课程教学资源
课程教学团队
课程教学成果
课程教学体系
信号处理系列课程涉及“信号与系统”、“数字信号处 理”、“信号分析与处理实验”、“DSP技术课程设计”等 相关课程,这些课程是电气信息类专业的主干基础课程。 课程组依托国家电工电子教学基地和实验中心,整体优
化课程体系,更新教学内容,建设立体化教材和教学资源。
业和开展科研工作的基本技能。
主要内容
课程历史沿革 课程教学目标 课程教学体系 课程教学方法
课程教材建设
课程教学资源 课程教学团队
课程教学目标
50年过去了,随着信息技术和计算机技术的发 展,小规模电路逐步转化为大规模集成系统,复杂 系统的分析计算也变得简便易行。
难道我们的“信号与系统”课程就这样不断地 重复着从前,真得没有什么可以或需要改变吗?
名 教 材
、
课程教学平台
名 师
培 养 优 秀 创 新 人 才
主要内容
课程历史沿革 课程教学目标
课程教学体系
课程教学方法
课程教材建设
课程教学资源 课程教学团队 课程教学成果
课程历史沿革
“信号与系统”课程源于20世纪60年代“电工基 础”和“无线电基础”等课程。 国外于20世纪60年代出现《信号与系统》相关 教材,为电气电子类专业学生等开设相关课程。 我国在20世纪80年代初出现《信号与系统》相 关教材,并为电气电子类专业学生开设相关课程。
课程历史沿革
“信号与系统”国家级精品课程建设
2003年北京交通大学“信号与系统”课程被评为首批国
家级精品课程(陈后金主持)。
2004年东南大学“信号与系统”课程被评为第二批国家 级精品课程(孟桥主持)。 2004年西安电子科技大学“信号与系统”课程被评为第 二批国家级精品课程(郭宝龙主持)。
精品课程建设内涵
先进的课程教学理念 明确的课程教学目标
优化的课程教学体系
发展的课程教学内容
优秀的课程教学团队
丰富的课程教学资源 有效的课程教学方法
良好的课程教学平台
物化的课程教学成果
精品课程建设内涵
更 新 教 育 教 学 观 念
课程教学团队
名 课
、
课程教学体系
(高等教育“十一五”国家级规划教材)
……
课程历史沿革
在信号处理实验平台建设方面,90年代后期,美国德州仪器 (TI)公司先后与我国100多所高校联合建立DSP系统实验室,用 于本科生和研究生DSP实践教学。 近年来,由于各级电气信息类实验教学示范中心建设的推动, 大批高校纷纷扩建信号处理实验室,为本科生开设信号处理方 面软件分析与硬件实现实验。目前信号处理技术已成为学生就