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第一章信号与系统的基本概念
介绍信号与系统的概念以及它们的分类方法,同时讨论线性时不变(Linear Time-Invariant,缩写为LTI)系统的特性(线性、时不变、因果性、稳定性),介绍LTI系统的描述方法和分析方法。深入研究在LTI系统分析中占有十分重要地位的阶跃函数、冲激函数以及它们的特性。
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●1.1信号与系统的定义
介绍信号的定义、描述及表现形式,讲述系统的定义和作用。
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●1.2信号的分类(一)
介绍确定性信号和随机信号以及连续信号和离散信号,并能够进行有效判断。
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●1.3信号的分类(二)
介绍周期信号和非周期信号,能量信号与功率信号,一维信号和多维信号。要求掌握周期信号的计算方法,能够进行能量信号与功率信号的判别。
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●1.4典型的确定性信号
介绍指数信号、正弦信号、矩形脉冲(门信号)、复指数信号、抽样信号(Sampling Signal)等基本连续时间信号并进行时域特性分析。
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●1.5信号的变换、运算、分解
讲授信号的加法和乘法、信号的时域变换、信号的微分和积分特性并进行信号的时域分解。掌握信号的反转、信号的平移、信号的展缩(尺度变换)变换方法。
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●1.6信号的时域变换例题分析
将信号的平移与反转、平移与尺度变换相结合进行例题分析及讲解,要求掌握信号正向运算、逆向运算的方法和技巧。
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●1.7阶跃信号和冲激信号(一)
介绍阶跃信号和冲激信号的定义,得到阶跃信号和冲激信号的关系,掌握阶跃信号和冲激信号的性质和应用。
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●1.8阶跃信号和冲激信号(二)
掌握冲激信号的取样性、冲激偶、尺度变换性质,会化简复合函数形式的冲激函数。掌握序列δ(k)和ε(k)的定义和二者之间的关系。
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●1.9系统的线性特性
通过线性性质的介绍,要求掌握线性系统与非线性系统的判别方法,能够进行动态系统及微分方程描述系统的线性判断。
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●1.10系统的时不变、微积分和因果特性
能够鉴别线性时不变系统的线性、时不变、因果性、稳定性并得到有效结论;能够应用线性常系数微分方程或差分方程表示线性时不变系统的输入输出关系。利用信号和系统的基础知识,可以分析电子信息工程问题及解决方案的影响因素。
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●1.11系统的描述与分析
掌握线性时不变系统的描述方法,对给定的具体系统,能够求出它对给定激励的响应,掌握系统的分析方法和求解思路。
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第二章系统的时域分析
掌握并理解微分方程的建立与经典解法,0- 与0+ 的初始值的含义与求解方法,零输入响应和零状态响应的求法,冲激响应和阶跃响应的意义及其计算方法,卷积积分的意义,及其运算与性质。
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●2.1线性时不变连续系统的响应
介绍连续时间LTI系统的数学模型,采用求解微分方程的经典法分析信号通过系统的响应,微分方程的齐次解、特解和全解。介绍0-和0+初始值的概念和求解方法,线性时不变系统的零输入响应,零状态响应,以及全响应。
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●2.2连续系统的冲激响应
介绍连续系统沖激响应的定义,数学模型,解答形式,求解方法,阶跃响应的定义及其与沖激响应的关系。
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●2.3卷积积分
介绍信号的时域分解,任意信号作用下系统的零状态响应,卷积积分的定义,卷积积分的图解法。介绍卷积的代数运算,与冲激函数或阶跃函数的卷积,卷积的微积分性质,卷积的时移特性。
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第三章傅里叶变换与系统的频域分析
能够叙述连续时间信号正交分解的概念,三角函数傅立叶级数、指数函数傅立叶级数的定义;能够描述周期信号的奇偶性、谐波性,与傅里叶系数的关系,频谱的概念;能够解释周期信号傅里叶级数、非周期信号傅里叶变换、周期信号傅里叶变换的定义,以及三者之间的区别和联系;能够利用常用信号傅立叶变换对以及傅立叶变换的性质计算任意信号的傅立叶变换;能够解释抽样定理,连续时间线性时不变系统的频域分析方法,无失真传输条件;能够运用频域分析法计算连续时间线性时不变系统的零状态响应,频率响应函数,能够分析系统的幅频特性及相频特性。通过学习连续信号与系统频域分析的原理和方法,可以分析电子信息复杂工程问题和解决方案的影响因素,并获得有效结论。
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●3.1引言
理解连续时间信号正交分解的概念及信号正交分解的意义,了解傅里叶级数的由来。
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●3.2周期信号的傅里叶级数-三角形式的傅里叶级数
主要讲述狄里赫利条件、傅里叶级数(FS)的两种展开形式,掌握三角形式的傅里叶级数及傅里叶系数的求取方法,研究傅里叶级数的意义。
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●3.3周期信号的傅里叶级数-指数形式的傅里叶级数
掌握指数形式的傅里叶级数的及傅里叶系数的求取方法,理解傅里叶系数之间的关系。
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●3.4周期信号的对称性与谐波特性
掌握周期信号的对称性及谐波特性,能够利用对称性及谐波特性,迅速判断周期信号含有的信号成分。
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●3.5周期信号的频谱
能够描述信号频谱的概念,理解周期信号各谐波的幅度和相位与频率之间的关系,掌握周期信号频谱的画法,理解单边频谱和双边频谱的对应关系。
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●3.6周期矩形脉冲信号的频谱
掌握周期矩形脉冲信号频谱的求取方法,理解周期信号的频谱特性:离散性、谐波性、收敛性,了解时域参数与频谱结构的关系,掌握周期信号的功率求取方法。
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●3.7非周期信号的频谱
理解非周期信号的频谱,掌握傅里叶变换(FT)的定义及频谱密度函数的含义。
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●3.8常用信号的傅里叶变换
掌握并熟知单边指数信号、双边指数信号、门函数、单位冲激函数、直流信号、符号函数、阶跃信号的傅里叶变换并应用。
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●3.9傅里叶变换的性质1(线性+时移)
掌握傅里叶变换的线性性质和时移特性,理解信号在时域中的延时与频域中的相移之间的对应关系。
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●3.10傅里叶变换的性质2(对称性+尺度变换)
要求掌握傅里叶变换的对称性及尺度变换性质并理解尺度变换的物理含义。
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●3.11频移特性
要求掌握傅里叶变换的频移特性,掌握频谱搬移的物理含义,应用频分复用技术。
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●3.12频移特性
掌握时域卷积定理和频域卷积定理并利用卷积定理证明傅里叶变换的积分特性,求LTI系统的零状态响应。
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●3.13时域微积分+频域微积分
掌握傅里叶变换的时域微积分和频域微积分性质并应用。
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●3.14帕斯瓦尔定理+相关定理+奇偶性
掌握帕斯瓦尔定理、相关定理、奇偶性,能够应用性质解决实际问题。
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●3.15能量谱与功率谱
掌握能量谱与功率谱并应用。
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●3.16周期信号的傅里叶变换
要求通过正、余弦信号的傅里叶变换掌握一般周期信号的傅里叶变换,理解傅里叶系数与傅里叶变换关系,掌握傅里叶系数的两种求取方法。
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●3.17LTI系统的频域分析(一)
掌握傅里叶变换法和频率响应的定义。会求取基本信号 作用于LTI系统的响应及一般信号f(t)作用于LTI系统的响应。
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●3.18LTI系统的频域分析(二)
周期信号作用下的系统分析,掌握系统频率响应的求解方法。
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●3.19LTI系统的频域分析(三)
掌握无失真传输的定义和条件,并进行系统无失真传输判断,理解傅里叶分析法的优缺点。
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●3.20取样定理
了解取样过程,掌握时域取样定理,会求取Nyquist取样频率。
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第四章连续时间系统的复频域分析
本章引入复频率 ( 均为实数),以复指数函数 为基本信号,任意信号可分解为众多不同复频率的复指数分量,而LTI系统的零状态响应是输入信号各分量引起响应的积分(拉普拉斯变换),而且若考虑到系统的初始状态,则系统的零输入响应也可同时求得,从而得到系统的全响应。这里用于系统分析的独立变量是复频率s,称为s域分析或复频域分析。
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●4.1拉普拉斯变换
能够叙述连续时间信号拉普拉斯变换的定义,傅立叶变换与因果信号拉普拉斯变换的关系,收敛域的定义,单边拉普拉斯变换的定义,描述常用信号的拉普拉斯变换对。
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●4.2拉普拉斯变换的性质
能够描述常用信号的拉普拉斯变换对,拉普拉斯的性质,并运用这些性质计算任意信号的拉普拉斯变换。
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●4.3拉普拉斯逆变换
能够阐述复频域分析方法,并运用复频域分析法计算连续时间线性时不变系统的零输入响应、零状态响应、全响应,系统函数。
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●4.4复频域分析
能够描述电路的s域模型,应用复频域分析法分析电路系统。
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第五章系统函数
掌握利用系统函数的零极点求系统时域响应和频域响应的方法,根据系统函数的零极点判断系统的因果性、稳定性的方法,理解信号流图的概念,掌握利用信号流图进行系统分析和系统模拟的方法。
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●5.1系统函数与系统特性
介绍系统函数的零、极点分布图,系统函数H(s)与系统因果性的关系,系统函数与时域响应、频域响应的关系。
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●5.2系统函数的稳定性
介绍稳定系统的定义,连续系统稳定的充分必要条件,连续因果系统稳定性判断准则。
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●5.3信号流图与系统结构的实现
介绍信号流图的概念,基本性质,流图简化的基本规则,梅森公式及其应用。介绍系统结构的直接实现、级联实现以及并联实现的方法。
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第六章系统的状态变量分析
系统分析就是建立描述系统的数学模型并求出它的解。描述系统的方法可分为输入—输出法和状态变量法。输入—输出法也称为外部法或经典法,随着科学技术的发展,人们意识到系统的可观测性和可控制性、系统的最优控制与设计等问题。为适应这种变化,引入了状态变量法,也称为内部法。状态变量法是用n个状态变量的一阶微分或差分方程组(状态方程)来描述系统。本章主要阐述状态变量与状态方程的定义,描述状态方程与输出方程的一般形式;利用微分方程、系统函数、方框图或信号流图建立连续系统状态方程和输出方程。通过学习状态方程的建立方法,能够解释实验结果,并通过信息综合得出有效结论。
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●6.1状态变量与状态方程
能够阐述状态变量与状态方程的定义,描述状态方程与输出方程的一般形式。
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●6.2连续系统状态方程的建立
能够利用微分方程、系统函数、方框图或信号流图建立连续系统状态方程和输出方程。
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●6.3连续系统状态方程的求解
通过学习状态方程的建立方法,能够解释实验结果,并通过信息综合得出有效结论。





