湖北省高等教育自學(xué)考試課程考試大綱

  課程名稱：信號(hào)與線性系統(tǒng)

  第一部分  課程性質(zhì)與目標(biāo)

  一、課程性質(zhì)與特點(diǎn)

  信號(hào)與線性系統(tǒng)是高等教育自學(xué)考試“電氣工程及其自動(dòng)化”專業(yè)(專升本)的一門專業(yè)課程。主要研究信號(hào)與線性系統(tǒng)分析的基本概念、原理、方法與工程應(yīng)用。

  二、課程目標(biāo)與基本要求

  通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)理解和掌握信號(hào)分析和系統(tǒng)分析的基本方法、理論及應(yīng)用，主要包括以下一些方面的內(nèi)容：

  1、掌握信號(hào)的基本描述方法、分類及其基本運(yùn)算;掌握階躍信號(hào)和沖激(脈沖)信號(hào)的物理意義以及性質(zhì);掌握系統(tǒng)的基本概念和系統(tǒng)的分類;掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

  2、掌握周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi);掌握信號(hào)頻譜的概念及其特性;掌握傅里葉變換及其基本性質(zhì);掌握單邊拉普拉斯變換的定義和性質(zhì)以及逆變換的計(jì)算方法。

  3、掌握理想采樣模型和采樣定理;掌握z變換的定義、收斂域及基本性質(zhì);掌握z反變換的計(jì)算方法;掌握離散時(shí)間信號(hào)傅里葉變換(DTFT)。

  4、掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的概念及其求解方法;掌握系統(tǒng)的沖激響應(yīng)概念;掌握卷積積分的概念和性質(zhì);掌握系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析方法;掌握系統(tǒng)函數(shù)和頻率響應(yīng)的概念;掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件;掌握理想濾波器特性;掌握系統(tǒng)的連接方式。

  5、掌握離散時(shí)間系統(tǒng)零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的求解方法;掌握系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng);掌握卷積和的概念及計(jì)算;掌握離散時(shí)間系統(tǒng)z變換分析方法;掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析;掌握理想低通數(shù)字濾波器特性。

  三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系

  本課程為專業(yè)課，學(xué)習(xí)本課程的先修課程有高等數(shù)學(xué)、電路、電子技術(shù)等，本課程的后續(xù)課程有自動(dòng)控制理論、電力系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)及調(diào)度自動(dòng)化等。

  第二部分  考核內(nèi)容與考核目標(biāo)

  第一章  信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念

  一、學(xué)習(xí)目的與要求

  通過(guò)學(xué)習(xí)，掌握信號(hào)的基本描述方法、分類及其基本運(yùn)算;理解階躍函數(shù)和沖激(脈沖)函數(shù);掌握系統(tǒng)的基本概念和描述方法。

  二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

  (一)信號(hào)的概念(次重點(diǎn))

  1、信號(hào)的定義(理解);2、信號(hào)的描述(識(shí)記)。

  (二)信號(hào)的分類(一般)

  1、確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)(識(shí)記);2、連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)(識(shí)記);3、周期信號(hào)與非周期信號(hào)(識(shí)記);4、能量信號(hào)與功率信號(hào)(識(shí)記)。

  (三)階躍信號(hào)與沖激(脈沖)信號(hào)(重點(diǎn))

  1、連續(xù)時(shí)間單位階躍信號(hào)與單位沖激信號(hào)(理解)，2、離散時(shí)間單位階躍序列與單位脈沖序列(理解)。

  (四)信號(hào)的基本運(yùn)算(重點(diǎn))

  1、連續(xù)時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算(理解)，2、離散時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算(理解)。

  (五)系統(tǒng)的定義(次重點(diǎn))

  (六)系統(tǒng)的分類(次重點(diǎn))

  1、線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)(理解)，2、時(shí)變系統(tǒng)與非時(shí)變系統(tǒng)(理解)，3、因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng)(理解)，4、穩(wěn)定系統(tǒng)與非穩(wěn)定系統(tǒng)(理解)。

  (七)線性時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(重點(diǎn))

  1、連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(理解)，2、離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(理解)。

  (八)信號(hào)分析與處理簡(jiǎn)述(一般)

  1、信號(hào)分析(識(shí)記)，2、信號(hào)處理(識(shí)記)。

  第2章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的分析

  一、學(xué)習(xí)目的與要求

  通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)利用傅里葉級(jí)數(shù)將周期信號(hào)表示為一系列不同頻率的正弦信號(hào)之和;深刻理解信號(hào)頻譜的概念，熟練掌握傅里葉變換及其性質(zhì);掌握單邊拉普拉斯變換的定義和性質(zhì)以及逆變換的計(jì)算方法(部分分式分解法)。

  二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

  (一)周期信號(hào)的正交分解(重點(diǎn))

  1、信號(hào)的正交分解(識(shí)記)，2、周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)(理解)，3、周期信號(hào)的頻譜(理解)，4、周期信號(hào)的功率譜(識(shí)記)。

  (二)非周期信號(hào)的傅里葉變換(重點(diǎn))

  1、從傅里葉級(jí)數(shù)到傅里葉變換(識(shí)記)，2、典型非周期信號(hào)的傅里葉變換(理解)，3、傅里葉變換的性質(zhì)(理解)。

  (三)周期信號(hào)的傅里葉變換(次重點(diǎn))

  (四)信號(hào)的拉普拉斯變換(次重點(diǎn))

  1、拉普拉斯變換的定義(理解)，2、拉普拉斯逆變換(理解)。

  第3章 離散時(shí)間信號(hào)的分析

  一、學(xué)習(xí)目的與要求

  通過(guò)學(xué)習(xí)，掌握連續(xù)信號(hào)的理想采樣模型及采樣定理;理解z變換及z變換的性質(zhì);了解z變換與拉氏變換的關(guān)系;初步學(xué)會(huì)離散信號(hào)的z變換、逆z變換;深刻理解離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換。

  二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

  (一)離散時(shí)間信號(hào)的生成(次重點(diǎn))

  1、采樣定理(理解)，2、信號(hào)的內(nèi)插恢復(fù)(識(shí)記)，3、實(shí)際采樣與理想采樣的差別(識(shí)記)，4、離散時(shí)間信號(hào)的兩種表示形式(理解)。

  (二)離散時(shí)間信號(hào)的z域分析(重點(diǎn))

  1、z變換的定義(理解)，2、z變換的收斂域(識(shí)記)，3、常用序列的z變換(理解)，4、z變換的性質(zhì)(識(shí)記)，5、逆z變換(理解)。

  (三)離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉分析(重點(diǎn))

  1、離散信號(hào)的

變換與傅里葉變換的關(guān)系(識(shí)記)，2、離散時(shí)間傅里葉變換(DTFT)(理解)，3、離散周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)DFS(理解)，4、離散周期信號(hào)的傅里葉變換(識(shí)記)。

  第4章  連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的分析

  一、學(xué)習(xí)目的與要求

  通過(guò)學(xué)習(xí)，熟悉線性時(shí)不變系統(tǒng)的求解方法，重點(diǎn)掌握零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)的概念;會(huì)計(jì)算沖激響應(yīng);深入理解利用卷積積分計(jì)算零狀態(tài)響應(yīng)并學(xué)會(huì)二個(gè)簡(jiǎn)單函數(shù)的卷積積分;掌握系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析方法;掌握系統(tǒng)頻率響應(yīng)的概念;掌握復(fù)合系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)。

  二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

  (一)連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的響應(yīng)(重點(diǎn))

  1、連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的初始條件(識(shí)記)，2、連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)(理解)，3、連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)(理解)，4、連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的全響應(yīng)(理解)。

  (二)卷積積分(重點(diǎn))

  1、連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分解(識(shí)記)，2、單位沖激響應(yīng)(理解)，3、零狀態(tài)響應(yīng)的卷積積分描述(理解)，4、卷積積分的計(jì)算與性質(zhì)(理解)。

  (三)連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的復(fù)頻域分析

  1、拉普拉斯變換求解系統(tǒng)(理解)，2、系統(tǒng)函數(shù)(理解)，3、由系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布確定時(shí)域特性(識(shí)記)，4、系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性(理解)。

  (四)連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析(重點(diǎn))

  1、系統(tǒng)的頻率特性(理解)，2、連續(xù)時(shí)間信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的頻域分析(應(yīng)用)，3、無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)(識(shí)記)，4、理想模擬濾波器(理解)。

  (五)復(fù)合系統(tǒng)(次重點(diǎn))

  1、系統(tǒng)的連接形式(理解)，2、復(fù)合系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)(理解)。

  第5章 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的分析

  一、學(xué)習(xí)目的與要求

  通過(guò)學(xué)習(xí)，掌握離散時(shí)間系統(tǒng)系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)、單位脈沖響應(yīng);深入理解卷積和的性質(zhì)及其計(jì)算技巧(方法);學(xué)會(huì)離散系統(tǒng)的z變換域分析方法，深刻理解離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù);掌握離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析。

  二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

  (一)離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的響應(yīng)(次重點(diǎn))

  1、離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的初始條件與響應(yīng)的迭代求解(識(shí)記)，2離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)(理解)，3、離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)(理解)，4、離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的完全響應(yīng)(理解)。

  (二)卷積和(重點(diǎn))

  1、離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分解(理解)，2、單位脈沖響應(yīng)(理解)，3、零狀態(tài)響應(yīng)的卷積和描述(理解)，4、卷積和的計(jì)算與性質(zhì)(理解)。

  (三)離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的z域分析(重點(diǎn))

  1、z變換解差分方程(理解)，2、系統(tǒng)函數(shù)(理解)，3、由系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布確定時(shí)域特性(識(shí)記)，4、系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性(理解)。

  (四)離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析(重點(diǎn))

  1、系統(tǒng)的頻率特性(理解)，2、離散時(shí)間信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的頻域分析(應(yīng)用)，3、理想低通數(shù)字濾波器(識(shí)記)

  第三部分  有關(guān)說(shuō)明與實(shí)施要求

  一、考核的能力層次表述

  本大綱在考核目標(biāo)中，按照“識(shí)記”、“理解”、“應(yīng)用”三個(gè)能力層次規(guī)定其應(yīng)達(dá)到的能力層次要求。各能力層次為遞進(jìn)等級(jí)關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎(chǔ)上，其含義是：

  識(shí)記：能知道有關(guān)的名詞、概念、知識(shí)的含義，并能正確認(rèn)識(shí)和表述，是低層次的要求。

  理解：在識(shí)記的基礎(chǔ)上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有關(guān)概念、原理、方法的區(qū)別與聯(lián)系，是較高層次的要求。

  應(yīng)用：在理解的基礎(chǔ)上，能運(yùn)用基本概念、基本原理、基本方法聯(lián)系學(xué)過(guò)的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)分析和解決有關(guān)的理論問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題，是最高層次的要求。

  二、教材

  1、指定教材：吉培榮，李海軍，鄒紅波. 信號(hào)分析與處理. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

  2、參考教材：鄭君里，應(yīng)啟珩，楊為里.信號(hào)與系統(tǒng).3版.北京：高等教育出版社，2011.

  三、自學(xué)方法指導(dǎo)

  1、在開(kāi)始閱讀指定教材某一章之前，先翻閱大綱中有關(guān)這一章的考核知識(shí)點(diǎn)及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的能力層次要求和考核目標(biāo)，以便在閱讀教材時(shí)做到心中有數(shù)，有的放矢。

  2、閱讀教材時(shí)，要逐段細(xì)讀，逐句推敲，集中精力，吃透每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)基本概念必須深刻理解，對(duì)基本理論必須徹底弄清，對(duì)基本方法必須牢固掌握。

  3、在自學(xué)過(guò)程中，既要思考問(wèn)題，也要做好閱讀筆記，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，這可從中加深對(duì)問(wèn)題的認(rèn)知、理解和記憶，以利于突出重點(diǎn)，并涵蓋整個(gè)內(nèi)容，可以不斷提高自學(xué)能力。

  4、完成書后作業(yè)和適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)練習(xí)是理解、消化和鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及提高能力的重要環(huán)節(jié)，在做練習(xí)之前，應(yīng)認(rèn)真閱讀教材，按考核目標(biāo)所要求的不同層次，掌握教材內(nèi)容，在練習(xí)過(guò)程中對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行合理的回顧與發(fā)揮，注重理論聯(lián)系實(shí)際和具體問(wèn)題具體分析，解題時(shí)應(yīng)注意培養(yǎng)邏輯性，針對(duì)問(wèn)題圍繞相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行層次(步驟)分明的論述或推導(dǎo)，明確各層次(步驟)間的邏輯關(guān)系。

  四、對(duì)社會(huì)助學(xué)的要求

  1、應(yīng)熟知考試大綱對(duì)課程提出的總要求和各章的知識(shí)點(diǎn)。

  2、應(yīng)掌握各知識(shí)點(diǎn)要求達(dá)到的能力層次，并深刻理解對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的考核目標(biāo)。

  3、輔導(dǎo)時(shí)，應(yīng)以考試大綱為依據(jù)，指定的教材為基礎(chǔ)，不要隨意增刪內(nèi)容，以免與大綱脫節(jié)。

  4、輔導(dǎo)時(shí)，應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)方法進(jìn)行指導(dǎo)，宜提倡"認(rèn)真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動(dòng)爭(zhēng)取幫助，依靠自己學(xué)通"的方法。

  5、輔導(dǎo)時(shí)，要注意突出重點(diǎn)，對(duì)考生提出的問(wèn)題，不要有問(wèn)即答，要積極啟發(fā)引導(dǎo)。

  6、注意對(duì)應(yīng)考者能力的培養(yǎng)，特別是自學(xué)能力的培養(yǎng)，要引導(dǎo)考生逐步學(xué)會(huì)獨(dú)立學(xué)習(xí)，在自學(xué)過(guò)程中善于提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，做出判斷，解決問(wèn)題。

  7、要使考生了解試題的難易與能力層次高低兩者不完全是一回事，在各個(gè)能力層次中會(huì)存在著不同難度的試題。

  8、助學(xué)學(xué)時(shí)：本課程共4學(xué)分，建議總課時(shí)72學(xué)時(shí)，其中助學(xué)課時(shí)分配如下：

  五、關(guān)于命題考試的若干規(guī)定

  1、本大綱各章所提到的內(nèi)容和考核目標(biāo)都是考試內(nèi)容。試題覆蓋到章，適當(dāng)突出重點(diǎn)。

  2、試卷中對(duì)不同能力層次的試題比例大致是："識(shí)記"為 20 %、"理解"為 70  %、"應(yīng)用"為 10 %。

  3、試題難易程度應(yīng)合理：易、較易、較難、難比例為2：3：3：2.

  4、每份試卷中，各類考核點(diǎn)所占比例約為：重點(diǎn)占65%，次重點(diǎn)占25%，一般占10%。

  5、試題類型一般分為：?jiǎn)雾?xiàng)選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題、應(yīng)用題  。

  6、考試采用閉卷筆試，考試時(shí)間150分鐘，采用百分制評(píng)分，60分合格。

  六、題型示例

  1、單項(xiàng)選擇題

  含有最高頻率分量為1KHz的信號(hào)，不發(fā)生混疊的最小采樣頻率為(      )

  A.1KHz B. 2KHz

  C.3KHz D. 4KHz

  2

  若信號(hào)的功率為不為零的有限值，則其能量為_(kāi)________。

  3、簡(jiǎn)答題

  什么是系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)?

  4、計(jì)算題

  單邊指數(shù)信號(hào)為x(t)=e10 t  t>0.試求出該信號(hào)的拉普拉斯變換結(jié)果。

  5、應(yīng)用題

  若描述某離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的差分方程為

  已知初始狀態(tài)

，試求激勵(lì)

為

時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)

。