信号与系统教案第三章

作为一位优秀的人民教师，就不得不需要编写教案，教案有助于顺利而有效地开展教学活动。优秀的教案都具备一些什么特点呢？下面是小编为大家收集的《信号与系统教案第三章》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

第一篇：信号与系统教案第三章

信号与系统(第1章、第2章-1)备课教案

第一章：信号与系统的基本概念

1.1. 概述

什么是信号?什么是系统?为什么把这两个概念连在一起?

一、信号的概念

1. 消息(message):

人们常常把来自外界的各种报道统称为消息。

2. 信息(information):

通常把消息中有意义的内容称为信息。

本课程中对―信息‖和―消息‖两词不加严格区分。

3. 信号(signal):

信号是信息的载体。通过信号传递信息。

为了有效地传播和利用信息，常常需要将信息转换成便于传输和处理的信号,由此再次说明“信号是信息的载体，信息是信号的内涵”。

信号我们并不陌生，如刚才铃声—声信号，表示该上课了;十字路口的红绿灯—光信号，指挥交通;电视机天线接受的电视信息—电信号;广告牌上的文字、图象信号等等。

二、系统的概念

信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置，这样的物理装置常称为系统。一般而言，系统(system)是指若干相互关联的事物组合而成具有特定功能的整体。

如手机(可以用手机举例)、电视机、通信网、计算机网等都可以看成系统。它们所传送的语音、音乐、图象、文字等都可以看成信号。信号的概念与系统的概念常常紧密地联系在一起。

系统的基本作用是对输入信号进行加工和处理，将其转换为所需要的输出信号。

从系统的角度出发，系统理论包括系统的分析与综合两个方面。简单地说，系统分析是对已知的系统做各种特性的分析;系统综合又称系统的设计或实现，它是指根据需要去设计构成满足性能要求的系统。

通常，系统分析是针对已有的系统，系统综合往往意味着做出新系统。显然，前者属于认识世界的问题，后者则是改造世界的问题，且是人们追求的最终目的。一般来说，系统分析是系统综合的基础，只有精于分析，才能善于综合。本课程主要侧重于系统分析，系统综合的相关知识将在更深入的一些课程，如“系统辩识”课程中会予以全面阐述。

三、信号与系统概念无处不在

信息科学已渗透到所有现代自然科学和社会科学领域，因此可以说信号与系统在当今社会无处不在，大致列举的应用领域如下：

•工业监控、生产调度、质量分析、资源遥感、地震预报

•人工智能、高效农业、交通监控

•宇宙探测、军事侦察、武器技术、安全报警、指挥系统

•经济预测、财务统计、市场信息、股市分析 •电子出版、新闻传媒、影视制作

•远程教育、远程医疗、远程会议

•虚拟仪器、虚拟手术 如对于通讯：

•古老通讯方式：烽火、旗语、信号灯

•近代通讯方式：电报、电话、无线通讯

•现代通讯方式：网络通讯、视频电视传播、卫星传输、移动通讯

生物医学信号处理应用举例：

1.2 信号的描述与分类

一、信号的描述

信号是信息的一种物理体现。它一般是随时间或位置变化的物理量。信号可以是时间的一元函数，也可以是空间和时间的二元函数，还可以是变换域中变量的函数。

信号按物理属性分：电信号和非电信号。它们可以相互转换。电信号容易产生，便于控制，易于处理。本课程讨论电信号----简称―信号。

电信号的基本形式：随时间变化的电压或电流。

描述信号常用方法：(1)表示为时间的函数，

(2)信号的图形表示----波形表示，如图所示。―信号与―函数两词常可以相互通用。

二、信号的分类

1. 确定性信号和随机信号

可以用确定时间函数表示的信号，称为确定性信号或规则信号，如正弦信号。

若信号不能用确切的函数描述，它在任意时刻的取值都具有不确定性，只可能知道它的统计特性，如在某时刻取某一数值的概率，这类信号称为随机信号或不确定性信号。电子系统中的起伏热噪声、雷电干扰信号就是两种典型的随机信号。

研究确定性信号是研究随机信号的基础。本课程只讨论确定性信号。

2. 连续信号和离散信号

根据信号定义域的特点可分为连续时间信号和离散时间信号。

(2)离散时间信号：

仅在一些离散的瞬间才有定义的信号称为离散时间信号，简称离散信号。实际中也常称为数字信号。

通常将对应某序号m的序列值称为第m个样点的―样值。

4.能量信号与功率信号

若信号f(t)的能量有界，即E <∞ ,则称其为能量有限信号，简称能量信号。此时P = 0

若信号f(t)的功率有界，即P <∞ ,则称其为功率有限信号，简称功率信号。此时E = ∞，即一般能量无限信号的平均功率是有限的。

相应地，对于离散信号，也有能量信号、功率信号之分。 5.一维信号与多维信号

从数学表达式来看，信号可以表示为一个或多个变量的函数，称为一维或多维函数。语音信号可表示为声压随时间变化的函数，这是一维信号。而一张黑白图像每个点(像素)具有不同的光强度，任一点的光强度又是二维平面坐标中两个变量的函数，这是二维信号。还有更多维变量的函数的信号。

本课程只研究一维信号，且自变量多为时间。 6.因果信号与反因果信号

常将t=0时接入系统的信号f(t) [即在t<0，f(t) =0]称为因果信号或有始信号。阶跃信号是典型的一个。

而将t≥ 0，f(t) =0的信号称为反因果信号。

还有其他分类，如实信号与复信号;左边信号与右边信号等等。

二、信号的时间变换运算

1. 反转

将f(t)→f(–t)，f(k)→f(–k)称为对信号f(·)的反转或反折。从图形上看是将f(·)以纵坐标为轴反转180度。如

2. 平移

将f(t)→f(t–t0)，f(k)→f(k–k0)称为对信号f(·)的平移或移位。若t0 (或

k0) >0，则将f(·)右移;否则左移。

3. 尺度变换(横坐标展缩)

离散正弦序列图形如图所示。

二、多输入多输出系统(MIMO System)的描述

多输入多输出系统常采用状态方程进行描述，本课程不涉及该类系统。

1.6 系统的分类及性质

可以从多种角度来观察、分析研究系统的特征，提出对系统进行分类的方法。下面讨论几种常用的分类法。

1. 连续系统与离散系统

若系统的输入信号是连续信号，系统的输出信号也是连续信号，则称该系统为连续时间系统，简称为连续系统。

若系统的输入信号和输出信号均是离散信号，则称该系统为离散时间系统，简称为离散系统。

2. 动态系统与即时系统

若系统在任一时刻的响应不仅与该时刻的激励有关，而且与它过去的历史状况有关，则称为动态系统或记忆系统。含有记忆元件(电容、电感等)的系统是动态系统。否则称即时系统或无记忆系统。

电学上的纯电阻网络就是即时系统，本课程主要侧重“动态系统”。

本章小结与重点

1、信号与系统的基本概念 理解“信号”、“系统”，以及“信号与系统”的基本概念与内涵。

2、信号的描述与分类

理解信号的分类标准，能够区分信号，例如“连续信号”与“离散信号”，会判断周期信号合成后信号的周期性。

3、信号的基本运算与典型信号

注意离散序列的运算规律;重点关注信号的时间变换运算，会以图形变换规则进行变换运算;牢记典型信号的函数关系与图形表示，对正弦序列会进行周期性判定。

4、阶跃函数与冲击函数

理解并记牢“阶跃函数”与“冲击函数”的定义、基本概念与图形表示;记住“斜变函数”、“阶跃函数”、“冲击函数”和“冲击偶函数”直接的变换关系和函数表达式;理解并记住“冲击函数”和“冲击偶函数”的重要性质，并能利用这些性质进行计算和解题。

5、系统描述

理解并记住连续系统与离散系统的定义，数学模型和表达式。

6、系统分类

理解系统分类的定义和标准;会从数学模型的角度出发，对系统类型进行判断，如“线性系统”与“非线性系统”，“时不变系统”与“时变系统”，“因果系统”与“非因果系统”等;理解并记住“线性时不变系统”的四个重要特性。

1、自由响应

2.2.连续系统的时域分析

见书上P24～30，由于该部分内容已在高等数学与电路原理课程中作过较详细的讨论，因此本课程中为“自学内容”。

预习内容：

P39“卷积积分“，具体内容包括： 1.“卷积积分“的基本思想、概念和定义。 2.利用卷积定义求解连续时间系统的零状态响应。 3.“卷积积分”的图解法。 4.“卷积积分”的重要性质

第二篇：信号与系统

问题4：单侧可导与单侧连续、单侧极限的关系?单侧极限存在 并且极限值=函数值 可以推出单侧连续可导必连续，连续未必可导那么 单侧可导是否可以推出单侧连续?请证明;反之，单侧极限是否可以推出单侧可导?请证明或举反例。 谢谢老师!

解答：单侧可导可以推出单侧连续，单侧连续可以推出单侧极限存在。

证：设函数f(x)在x0点的右侧导数存在，即右导数存在，根据右导数存在的定义，limxx0f(x)f(x0)xx0存在，由于xx0时，分母xx0趋于0，所以f(x)f(x0)也要趋于0，否则这个极限是不存在的。所以limf(x)f(x0)0，即limf(x)f(x0)，亦即f(x)在x0点右连续。 xx0xx0

再证明单侧连续可以推出单侧极限存在。

设函数f(x)在x0点右连续，即limf(x)f(x0)，这说明函数在x0点的右极限存在。 xx0

由于连续未必可导，所以单侧连续也是推不出单侧可导的，具体例子见同济六版课本P85，例9

第三篇：《信号与系统》课程总结

《信号与系统》是电子信息工程专业在复变函数和电路分析基础后所必修的又一门重要的专业基础课。它主要讨论确定信号的特性，线性时不变系统的特性，信号通过线性系统的基本分析方法。其后续课程主要有通信原理、自动控制理论、数字信号处理、信号检测与信息处理等。

通过本课程的学习，要求学生牢固掌握信号与系统的基本概念、理论和基本分析方法。掌握信号与系统的时域、变换域(频域和s域)分析方法，理解傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换的基本内容、性质与应用，特别要建立信号与系统的频域分析的概念以及系统函数的概念。为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。要求学生树立从不同的域(时域、频域)来观察信号的特点，尤其是要了解周期信号的频谱特点;掌握线性时不变系统的不同分析方法。在具体的教学过程中，除讲授基本知识点外，加入这些基本知识在日常生活中的应用，提高学习的积极性;课后布置一定数量的习题练习加深对各种分析方法的理解与掌握;并及时批改讲解作业中存在的问题。

通过本次考试可以看出学生对信号与系统的有关基本知识点掌握的较好，但应在今后的教学过程中加入信号与系统的实验练习，应注重培养学生分析问题的能力，能够理论联系实际，把所学的知识灵活的运用到实践中。

总结人签字：

2011年12月31日

第四篇：信号与系统试题库

一基础知识：

1、卷积，频谱，单边拉普拉斯变换的定义，性质。

2、时域，频域求系统的零状态响应

3、复频域求系统的响应。

二、

1、e3t(t2)dte6



2、f(t)(tt0)f(tt0)

1

3、门函数g(t)0tt22的频谱为Sa(2)

4、若f(t)的频谱是F()，则f(1-2t)的频谱是

aj12F(2)ej2

5、f(t)(ae3t)(t)的频谱是a()

6、f(t)g(t)cos(0t)的频谱是[Sa(213j

(0)2)]

(0)2)Sa(

7、(t)e3tsin2t的单边拉普拉斯变换为1

8、单边拉普拉斯变换F()ss422(s3)42

2es的原函数为1s42

9、如何由信号f(t)得到信号f(at+b)，并画出图形。

10、f(t)(t)tf()dt

三、

1、求周期矩形信号的傅里叶三角级数，傅里叶级数表示

2、设有函数F(s)s6s5s4s5s322，试展开部分分式

3、f(t)t[(t)(t1)](2t)[(t1)(t2)]，h(t)et(t)h(t)et(t)。画出两个信号的图形，求两个信号的卷积。

14、某理想低通滤波器，其频率响应为H(w)0w100w100。当该滤波器的输入为基波周期为T6的周期信号f(t)时，滤波器的输出为y(t)，且y(t)=f(t)。问对于什么样的n值，才能保证an0。其中，an为输入周期信号f(t)的傅里叶级数系数。

解：信号f(t)的基波角频率为w12T12rad/s

信号f(t)通过理想低通滤波器后，输出是其本身。这意味着信号f(t)的所有频率分量均在滤波器的通带内。由于周期信号f(t)含有丰富的高次谐波分量，只有高次谐波分量的幅度非常小时，对f(t)的贡献才忽略不计。由y(t)=f(t)可知，凡是频率大于100rad/s的高次谐波分量，其幅度均为0，即nw1100，从而有12n>100，即n>8。所以，8次以上谐波的幅度an0

5、周期信号的波形如下图所示，将f(t)通过截止频率为wc2rad/s的理想低通滤波器后，输出中含有哪些频率分量。

由图知T=5-1=4s。因此基波频率为w1Fn1T3T2T242rad/s

2T2f(t)ejnw1tdt又由于1412[e1jnw1tdt53ejnw1tdt]F(w)2nFn(wnw1)

(12cos2n)Sa(22n)2,n4n1,2,时，Sa(显然，当k=2n，nw12,n2n)0。所以F(w)的频谱只含有奇次谱波，将f(t)通过截止频率wc2rad/s的理想低通滤波器，凡高于2的频率nw12,n22,n4nw12,n22,n4，且为奇数。因而n=1,n=3。即输出只有基波和三次谐波。

6、160页2.

a0an1T2TT2T2T2T2dt2TT202ATtdt4TTf(t)cos(nw1t)dt202ATtcos(nw1t)dt4An22sin(2n2)bn0Fanjbnn2Asin2(n)2An2a2n22n22n1,3,520n2,4,6

327、求函数F(s)s5s9s7s23s2 的拉普拉斯逆变换。

用分子除以分母得到

F(s)s2s3s23s2s22s11s2

32函数F(s)s5s9s7s23s2的拉普拉斯逆变换为

f(t)(t)2(t)2ete2t

8、186页例题13

9、已知LTI系统的冲激响应为h(t)12(t)e2t(t，)y(t)[1(3t1)e2t](t)，问系统的输入信号f(t)是什么?

10、207页例题3

其零状态响应为

第五篇：信号与系统实验报告1

第一个研究和测定重力加速度的是17世纪意大利物理学家伽利略(G.Galileo)。以后﹐比较准确地测定重力加速度的方法是利用摆仪。

19世纪末叶﹐匈牙利物理学家厄缶﹐L.von发明了扭秤﹐使重力测量有可能用于地质勘探。重力勘探

重力勘探是利用组成地壳的各种岩体、矿体的密度差异引起的重力变化来研究地质构造与矿产分布的学科。

以牛顿万有引力规律为基础来研究由于地质原因产生的重力局部变化化，利用精密的重力仪测出重力异常，经过分析计算，使可推断地下不同密度的地质体的埋藏情况，进而确定隐伏矿体的位置和了解地质构造情况。 重力的应用

划分大地构造单元和研究地壳深部构造;

圈定含油气远景区及含煤盆地，寻找金属矿产;

航空领域主要用于推算火箭、导弹、卫星、飞船的运行轨道。重力的实质

地球的引力和地球自转产生离心力的合力。由于离心力相对地球引力较小，重力方向仍近似指向地心。

重力场强度(重力加速度)

称单位质量物体所受的重力大小为该点的重力场强度。它在数值上和重力加速度相等。

1gl=1cm/s2 1 mgl =1gl/1000 g.u =1gl/10000 (为国际通用重力单位)正常重力场

地球形状为绕短轴以一定角速度旋转的椭球体。(赤道半径a=6378.2km,两极半径b=6356.8km)。

某点的正常重力值,

赤道正常重力值，

跟地球几何形状及自转角度有关的常数，

表示纬度

重力异常：任一点重力观测值与该点的正常重力值之差称为重力异常。 剩余密度、剩余质量

矿体密度

与围岩的密度

之差称之为剩余密度。 剩余质量

决定矿体重力异常大小的不是矿体本身的密度，而是与矿体与围岩的密度差，剩余密度越大，重力异常越大。

在20世纪30年代﹐由于重力仪的研制成功﹐重力勘探获得了广泛应用﹐并且发展了海洋﹑航空和井中重力测量(见海洋地球物理勘探﹑航空地球物理勘探﹑地球物理测井和地下地球物理勘探)。重力异常和重力改正

观测重力值除反映地下密度分布外﹐还与地球形状﹑ 测点高度和地形不规则有关。因此﹐在作地质解释之前必须对观测重力值作相应的改正﹐才能反映出地下密度分布引起的重力异常。重力改正包括自由空间改正﹐中间层改正﹐地形改正和均衡改正。观测重力值减去正常重力值再经过相应的改正﹐便得到自由空间异常﹑布格异常和均衡异常(见地壳均衡)。在重力勘探中主要应用布格异常。为研究地壳均衡﹐地壳运动和地壳结构也需要应用均衡异常和自由空间异常。在平坦的地形条件下﹐常用自由空间异常代替均衡异常。重力数据的处理和解释处理

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长江大学电工电子实验中心实验报告

野外获得的重力数据要作进一步处理和解释才能解决所提出的地质任务﹐主要分3个阶段﹕野外观测数据的处理﹐并绘制各种重力异常图﹔重力异常的分解(应用平均法﹑场的变换﹑频率滤波等方法)﹐即从叠加的异常中分出那些用来解决具体地质问题的异常﹔确定异常体的性质﹑形状﹑产状及其他特征参数。解释

解释分为定性的和定量的两个内容﹐定性解释是根据重力图并与地质资料对比﹐初步查明重力异常性质和获得有关异常源的信息。除某些构造外﹐对一般地质体重力异常的解释可遵循以下的一些原则﹕极大的正异常说明与围岩比较存在剩馀质量﹔反之﹐极小异常是由质量亏损引起的。靠近质量重心﹐在地表投影处将观测到最大异常。最大的水平梯度异常相应于激发体的边界。延伸异常相应于延伸的异常体﹐而等轴异常相应于等轴物体在地表的投影。对称异常曲线说明质量相对于通过极值点的垂直平面是对称分布的﹔反之﹐非对称曲线是由于质量非对称分布引起的。在平面上出现几个极值的复杂异常轮廓﹐表明存在几个非常接近的激发体。定量解释是根据异常场求激发体的产状要素建立重力模型。一种常用的反演方法是选择法﹐即选择重力模型使计算的重力异常与观测重力异常间的偏差小于要求的误差。

由于重力反演存在多解性﹐因此﹐必须依靠研究地区的地质﹑钻井﹑岩石密度和其他物探资料来减少反演的多解性。应用运用领域

在区域地质调查﹑矿产普查和勘探的各个阶段都可应用重力勘探﹐要根据具体的地质任务设计相应的野外工作方法。应用条件

应用重力勘探的条件是﹕被探测的地质体与围岩的密度存在一定的差别﹔被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件﹔干扰水平低。意义 重力勘探解决以下任务﹕

1、研究地壳深部构造﹔研究区域地质构造﹐划分成矿远景区﹔

2、掩盖区的地质填图﹐包括圈定断裂﹑断块构造﹑侵入体等﹔

3、广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油﹑天然气﹑煤)﹐

4、查明区域构造﹐确定基底起伏﹐发现盐丘﹑背斜等局部构造﹔

5、普查与勘探金属矿床(铁﹑铬﹑铜﹑多金属及其他)﹐主要用于查明与成矿有关的构造和岩体﹐进行间接找矿﹔

6、也常用于寻找大的﹑近地表的高密度矿体﹐并计算矿体的储量﹔工程地质调查﹐如探测岩溶﹐追索断裂破碎带等。

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