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信号与系统
第14次开课
开课时间: 2025年02月24日 ~ 2025年07月13日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第6周,共20周 已有 718 人参加
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spContent=我们生活在信息时代,有了信号和处理信号的系统,千山万水也不再遥远。这门课程学习信号的描述和运算,系统的描述和性质,研究确定性信号经线性时不变系统传输和处理的基本概念和基本分析方法,为进一步学习通信、信号处理和人工智能等课程打下必要的基础。通过细致的分析和形象的演示带领大家走进信号与系统的神秘世界。
我们生活在信息时代,有了信号和处理信号的系统,千山万水也不再遥远。这门课程学习信号的描述和运算,系统的描述和性质,研究确定性信号经线性时不变系统传输和处理的基本概念和基本分析方法,为进一步学习通信、信号处理和人工智能等课程打下必要的基础。通过细致的分析和形象的演示带领大家走进信号与系统的神秘世界。
—— 课程团队
课程概述


一、课程位置

“信号与系统”课程是电子信息类等专业的重要的学科基础课程,以“高等数学”、“线性代数”、“电路分析基础”等课程为基础,又是后续学习“通信系统原理”、“数字信号处理”和“随机信号处理”等专业课的基础,具有承上启下的作用。

二、主要教材

[1] 尹霄丽,尹龙飞,滕颖蕾. 信号与系统(微课版 支持H5交互). 北京:任命邮电出版社, 2023.(与慕课章节一致)

[2] 吕玉琴等. 信号与系统. 北京:高等教育出版社,2014.

[3] 郑君里等. 信号与系统引论. 北京:高等教育出版社, 2009.

三、课程内容

对涉及到的先修课内容做必要的复习,通过丰富的演示和教学实例,将抽象的内容形象化。在教学体系上采用先连续后离散、先时域后变换域、先输入-输出描述法后状态变量分析方法的顺序。该MOOC共计143个视频,视频累计18小时。

1. 核心知识点讲解,共七章,按12周发布,具体见课程大纲

2. 章节总结和习题课,MATLAB练习和应用实例

在各章核心知识点讲解后发布,通过总结例题讲解对核心知识点进行扩展

MATLAB软件用于分析教学实例,使学生从繁杂的手工计算中解放出来,从而将注意力转向概念的理解和知识的运用,力求达到知识传授和能力培养相统一的教学目的。

3. 期中/期末复习和自测

分别在期中和期末考试前发布,包括“基础测试”和“提高测试”及其解答。

4. 课程资料

主要包括“应用实例”和“答疑解惑”模块,在课程建设中动态更新。“应用实例”为教学研结合的应用实例,是课程内容的扩展,体现学科最新发展动态。“答疑解惑”针对讨论区中的热点问题进行提炼和总结。

授课目标

本课程是一门重要的学科基础课,通过本课程的学习,使学生掌握“信号”与“系统”的基本概念和特性;深刻理解和熟练掌握确定性信号通过线性时不变系统的基本理论和基本分析方法,并对这些理论与方法在工程中的某些应用有初步了解;了解不同分析方法之间联系和区别;培养学生抽象思维能力、总结归纳能力、分析计算能力,为进一步学习通信理论、信号处理和人工智能等打下必要的基础。

课程大纲

教学资料

答疑解惑1

应用实例1

应用实例2

应用实例3

答疑解惑2

第一周:第一章 信号与系统的分析导论1.1~1.8

1.1 信号与系统的基本概念

1.2 信号的描述与分类

1.3 典型的连续时间信号

1.4 连续信号的运算

1.5 阶跃信号与冲激信号

1.6 信号的分解

1.7 典型的离散时间信号

1.8 离散信号的运算

第一周单元测试

第二周:第一章1.9~1.13 第二章 线性时不变系统的时域分析 2.1~2.4

1.9 系统的分类

1.10 线性时不变系统的描述

1.11 系统的分析方法

1.12 第一章小结与习题课

1.13 MATLAB练习和应用实例

2.1 引言

2.2 系统微分方程的建立与求解

2.3 起始点的跳变

2.4 响应的划分

第二周单元测试

第三周:第二章 2.5~2.12

2.5 冲激响应与阶跃响应

2.6 连续卷积

2.7 连续卷积的性质

2.8 差分方程经典法求解

2.9 离散系统的单位样值响应

2.10 离散卷积(卷积和)

2.11 第二章小结和习题课

2.12 MATLAB练习和应用

第二章例题和应用实例补充

第三周单元测试

第四周:第三章 连续时间信号的频域分析 3.1~3.5

3.1 引言

3.2 信号的正交函数分解

3.3 完备正交函数集

3.4 连续时间周期信号的傅里叶级数

3.5 典型周期信号的傅里叶级数

第四周单元测试

第五周:第三章 3.6~3.12

3.6 傅里叶变换的定义和物理意义

3.7 连续时间非周期信号的傅里叶变换

3.8 傅里叶变换的基本性质

3.9 卷积特性

3.10 周期信号的傅里叶变换

3.11 能量谱和功率谱

3.12 第三章小结和习题课

3.13 MATLAB练习和应用实例

3.14 例题和应用实例补充

第五周单元测试

期中复习和自测

期中自测题-基础

期中自测题-提高

第六周:第四章 连续时间系统的频域分析 4.1~4.4

4.1 引言

4.2 系统的频率响应特性

4.3 无失真传输

4.4 理想低通滤波器

第六周单元测试

第七周:第四章 4.5~4.11

4.5 抽样和抽样定理

4.6 由抽样信号恢复连续时间信号

4.7 调制和解调

4.8 时分复用和频分复用

4.9 希尔伯特变换

4.10 第四章小结和习题课

4.11 MATLAB练习和应用实例

第七周单元测试

第八周:第五章 拉普拉斯变换 5.1~5.5

5.1 引言

5.2 拉普拉斯变换的定义和收敛域

5.3 常用信号的拉普拉斯变换

5.4 拉普拉斯变换的基本性质

5.5 拉普拉斯逆变换

第八周单元测试

第九周:第五章 5.6~5.14

5.6 拉普拉斯变换分析动态电路

5.7 系统函数

5.8 连续系统的稳定性

5.9 由系统函数零、极点分布决定时域特性

5.10 拉普拉斯变换与傅氏变换的关系

5.11 由系统函数零极点分布决定频响特性

5.12 信号流图

5.13 第五章小结和习题课

5.14 MATLAB练习和应用实例

第九周单元测试

第十周:第六章 z变换 6.1~6.5

6.1 引言

6.2 z变换的定义和收敛域

6.3 典型序列的z变换

6.4 z变换的基本性质

6.5 逆z变换

第十周单元测试

第十一周:第六章 6.6~6.13

6.6 用z变换解差分方程

6.7 离散系统的系统函数

6.8 z平面与s平面的映射关系

6.9 利用系统函数分析系统的因果性和稳定性

6.10 离散时间信号的傅里叶变换(DTFT)

6.11 离散时间系的频率响应特性

6.12 第六章小结和习题课

6.13 MATLAB练习和应用实例

第十一周单元测试

第十二周:第七章 状态变量分析法 7.1~7.7

7.1 引言

7.2 连续时间系统状态方程建立

7.3 连续时间系统状态方程求解

7.4 离散时间系统状态方程的建立

7.5 离散时间系统状态方程的求解

7.6 第七章小结和习题课

7.7 状态方程的MATLAB仿真求解

第十二周单元测试

期末复习和自测

期末自测题-基础

期末自测题-提高

期末自测题-基础-答案

期末自测题-提高-答案

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预备知识

先修课程:高等数学,线性代数,电路分析基础等

参考资料

主要教材:

  • 尹霄丽,尹龙飞,滕颖蕾. 信号与系统(微课版 支持H5交互). 北京:人民邮电出版社, 2023.(与慕课章节一致)
  • 吕玉琴等. 信号与系统. 北京:高等教育出版社,2014.
  • 郑君里等. 信号与系统引论. 北京:高等教育出版社, 2009.

参考书:

[1] 郑君里等. 信号与系统引论. 北京:高等教育出版社, 2009.

[2] 尹龙飞,尹霄丽. 信号与系统答疑解惑与典型题解[M]. 北京: 北京邮电大学出版社,2022.

[3] ALAN V.OPPENHEIM(刘树棠译).信号与系统.北京:电子工业出版社, 2013.

[4] 西蒙˙赫金. 信号与系统(第二版).北京:电子工业出版社,2013.

[5] 尹霄丽,张健明. MATLAB在信号与系统中的应用.北京:清华大学出版社, 2015.

[6] 管致中 夏恭恪 孟桥原著,孟桥 夏恭恪改编 信号与线性系统(第六版),北京:高等教育出版社

[7] 陈后金等. 信号与系统第2版(十二五国家级规划教材). 高等教育出版社,2015.

[8] 郭宝龙等.工程信号与系统.北京:高等教育出版社,2014.

常见问题

Q1: 本课程对数学知识要求高吗?

A2: 本门课程研究确定性信号通过线性时不变系统求响应的问题,主要采用分解-求响应-再线性组合的方法,课程将学习卷积、傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换,学习中会用到一些基本的数学知识,届时我们会带着大家一起复习。

 

Q2 : 学习该课程需要采取哪些学习方法?

A2: 郑君里老师曾经为该课程的学习给出了如下建议:

注重物理概念与数学分析之间的对照,不要盲目计算;

注意分析结果的物理解释,各种参量变动时的物理意义及其产生的后果;

同一问题可有多种解法,应寻找最简单、最合理的解法,比较各方法之优劣;

在学完本课程相当长的时间内仍需要反复学习本课程的基本概念。

 

Q3 : 除了课内的理论学习,还需要进行其他的方面的训练吗?

A3: 建议大家阅读信号传输和处理相关的读物和资料,利用MATLAB等工程计算软件完成信号的产生和运算、系统的仿真等练习,通过练习深入理解课程的基本概念和增强分析实践能力。

 

Q4:这门课的配套教材是哪本?

A4:

尹霄丽,尹龙飞,滕颖蕾. 信号与系统(微课版 支持H5交互). 北京:人民邮电出版社, 2023. 

北京邮电大学
16 位授课老师
尹霄丽

尹霄丽

教授

尹龙飞

尹龙飞

讲师

孙娟娟

孙娟娟

副教授

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